電気磁気学Ⅰ

科目基礎情報

学校 福島工業高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 電気磁気学Ⅰ
科目番号 0049 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電気電子システム工学科 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 基礎電磁気学 改訂版,山口昌一郎,電気学会
担当教員 伊藤 淳

到達目標

①電気現象を理解し,それらに関する基礎的な計算ができる.
②電界,電位,電気力線,電束等の意味を理解できる.
③クーロンの法則等を用いて,電荷に働く力や電界,電位の計算ができる.
④各種導体における静電容量が計算できる.

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
クーロンの法則各授業項目の内容を理解し、応用できる。各授業項目の内容を理解している。各授業項目の内容を理解していない。
電界の計算各授業項目の内容を理解し、応用できる。各授業項目の内容を理解している。各授業項目の内容を理解していない。
静電容量の計算各授業項目の内容を理解し、応用できる。各授業項目の内容を理解している。各授業項目の内容を理解していない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 (B) 説明 閉じる

教育方法等

概要:
クーロンの法則・ガウスの法則等を学習し,電荷に働く力,電界,電位等の基礎的な計算を行う.また,各種導体における静電容量とコンデンサに蓄えられる静電エネルギーについて学習する.
授業の進め方・方法:
中間試験は授業時間中に50分で実施する.期末試験は期末試験期間中に50分で実施する.
定期試験の成績を80%,課題・演習の成績を20%として総合的に評価し,60点以上を合格とする.
注意点:
物理や電気磁気学基礎で学んだ基本的事項を十分理解しておくこと.

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 電荷   電荷,原子の構成,静電誘導現象
2週 クーロンの法則①   点電荷間に働くクーロン力とその定義
3週 クーロンの法則②   クーロンの法則(ベクトル形式)
4週 電界 電界の定義,点電荷による電界
5週 ベクトルの演算 スカラーとベクトル,ベクトルの演算規則
6週 電気力線,電束密度  電気力線の定義,電気力線の様子,電束・電束密度の定義
7週 前期中間試験
8週 総合演習
2ndQ
9週 ガウスの法則①  ガウスの法則の定義
10週 ガウスの法則②  ガウスの法則の積分形
11週 電位,電位の傾き  電位の定義,電位の傾き
12週 ストークスの定理,ラプラス方程式 ストークスの定理,ラプラス方程式,ポアソン方程式の基礎
13週 種々の帯電体による電界① 一様に帯電した球の電界
14週 種々の帯電体による電界② 表面に一様に帯電した球の電界
一様に帯電した無限長円筒の電界
15週 総合演習
16週
後期
3rdQ
1週 静電容量①  孤立した導体の静電容量 平行平板電極間の静電容量
2週 静電容量②  同心球導体間の静電容量
3週 静電容量③ 同心円筒導体間の静電容量
4週 静電容量④  コンデンサの接続
5週 電気影像① 点電荷と平面電極
6週 電気影像②
点電荷と球電極
7週 後期中間試験
8週 総合演習
4thQ
9週 電位係数 電位係数
10週 容量係数,誘導係数 容量係数,誘導係数
11週 コンデンサの静電エネルギー  コンデンサに蓄えられるエネルギー,電極間に働く力
12週 誘電体の分極  誘電体の分極現象
13週 誘電体中の電界
誘電体中の電束密度と電界
境界面における電束密度と電界
14週 2層誘電体の静電容量 2層誘電体における静電容量
15週 総合演習
16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週
専門的能力分野別の専門工学電気・電子系分野電磁気電荷及びクーロンの法則を説明でき、点電荷に働く力等を計算できる。4前1,前2,前3
電界、電位、電気力線、電束を説明でき、これらを用いた計算ができる。4前4,前5,前6,前11
ガウスの法則を説明でき、電界の計算に用いることができる。4前9,前10
導体の性質を説明でき、導体表面の電荷密度や電界などを計算できる。4前13,前14
誘電体と分極及び電束密度を説明できる。4後12,後13,後14
静電容量を説明でき、平行平板コンデンサ等の静電容量を計算できる。4後2,後3
コンデンサの直列接続、並列接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。4後4
静電エネルギーを説明できる。4後11

評価割合

試験課題相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合80200000100
基礎的能力80200000100
専門的能力0000000
分野横断的能力0000000