到達目標
１．マクスウェルの方程式の意味を理解し、説明できること。
２．傾き、発散、回転の定義を理解し、計算できること。
３．本科で学んだ個々の電磁気現象を微分形のマクスウェルの方程式から導出できること。
４．電磁ポテンシャル、ポインチングベクトルの意味が理解し、計算できること。
５．電磁波伝搬の概要が理解でき、説明できること。
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 |
| 評価項目1 | マクスウェルの方程式の意味を理解し、説明できる。 | マクスウェルの方程式の意味を理解できる。 | マクスウェルの方程式の意味を理解できない。 |
| 評価項目2 | 傾き、発散、回転の定義を理解し、計算できる。 | 傾き、発散、回転の定義を理解できる。 | 傾き、発散、回転の定義を理解できない。 |
| 評価項目3 | 電磁気現象を微分形のマクスウェルの方程式から導出し、説明ができる。 | 電磁気現象を微分形のマクスウェルの方程式から導出できる。 | 電磁気現象を微分形のマクスウェルの方程式から導出できない。 |
| 評価項目4 | 電磁ポテンシャル、ポインチングベクトルの意味を理解し、計算できる。 | 電磁ポテンシャル、ポインチングベクトルの意味を理解できる。 | 電磁ポテンシャル、ポインチングベクトルの意味を理解できない。 |
| 評価項目5 | 電磁波伝搬の概要を理解し、説明できる。 | 電磁波伝搬の概要を理解できる。 | 電磁波伝搬の概要を理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育目標 (B) (ハ)
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学習・教育目標 (B) (ロ)
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教育方法等
概要:
自然科学・工学の分野において電磁気学を理解することは重要である。本教科では、まずベクトルの発散や回転など、ベクトル解析の基礎を学ぶ。次に、本科で学んだ個々の電磁界現象を微分形で表し、それらを体系的にまとめ、電磁波の発生や伝搬について学ぶ。
授業の進め方・方法:
予習・復習について 本科目は、本科で学んだ電磁気学を基礎としているので、それらの内容を十分復習しておいてください。また、複雑な式が多く出てくるので、式等は必ず自分で誘導する習慣を身につけて、授業にのぞむこと。
前半で、本科で学んだ内容の総復習をしながら進んでいくので、この段階で電磁気学の知識を十分に整理するようにしておいてください。
注意点:
本科目は隔年開講となりますので、２年生の受講も可能です。
開講される年度については、授業時間割で確認してください。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
マクスウェルの方程式（積分形の復習） |
ガウスの法則、電磁誘導の法則の意味が理解できる。
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| 2週 |
マクスウェルの方程式（積分形の復習） |
アンペア・マクスウェルの法則の意味が理解できる。
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| 3週 |
ベクトル解析－スカラー関数の傾きrnベクトル解析－ベクトルの発散 |
幾つかの座標系におけるスカラー関数の傾き及びベクトルの発散が定義から導出できる。
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| 4週 |
ベクトル解析－ベクトルの回転 |
幾つかの座標系におけるベクトルの回転が定義から導出できる。
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| 5週 |
ベクトル解析－ガウスの発散定理とストークスの定理 |
ガウスの発散定理、ストークスの定理の意味が理解できる。
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| 6週 |
マクスウェルの方程式（微分形） |
マクスウェルの方程式を積分形から微分形に変換できる。
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| 7週 |
（中間試験） |
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| 8週 |
静電場とラプラス、ポアッソンの方程式 |
マクスウェルの微分形から静電場の基本式を導出でき、静電場の計算に用いることができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
静磁場とベクトルポテンシャル |
マクスウェルの微分形から静磁場の基本式を導出でき、静磁場の計算に用いることができる。
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| 10週 |
時間的に変動する電磁場 |
正弦波状に時間変動する場合のマクスウェルの方程式が理解できる。
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| 11週 |
電磁ポテンシャル |
電磁ポテンシャルの概念やローレンツ変換が理解できる。
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| 12週 |
電磁場のエネルギーとポインティングベクトル |
エネルギーの流れとポインティングベクトルの関係が理解できる。
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| 13週 |
電磁波（波動方程式とその解） |
波動方程式の意味が理解できる。
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| 14週 |
電磁波（平面波） |
平面波をとおして電磁波伝搬の概要が理解できる。
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| 15週 |
（期末試験） |
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| 16週 |
総復習 |
本科目で学んだことの総復習を行う。
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |