到達目標
□ 磁場の概念を式に基づいて理解できる。
□ 電流と磁場の関係を式に基づいて理解できる。
□ 電磁誘導の法則を微分形を用いて理解できる。
□ マックスウェル方程式の基礎を理解できる。
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 |
| 評価項目1 | 電流が作る磁場を複雑な状況において計算できる | 電流が作る磁場を簡単な状況において計算できる | 電流が作る磁場を計算することができない |
| 評価項目2 | 電磁誘導の法則を微分形と積分形で理解することができる | 電磁誘導の法則を積分形で理解することができる | 電磁誘導の法則が理解できない |
| 評価項目3 | マックスウェル方程式から電磁波解を導くことができる | マックスウェル方程式を書き下すことができる | マックスウェル方程式を書くことができない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
現代科学における最重要分野の一つである電磁気学を、現代物理学の基本概念である「場」に基づき理解できるよう
にする。この授業では、微積分で記述された電流と磁場に関する基本法則を学習し、電磁誘導の法則を微分形で学ぶ
。最終的には、微分形で表現された静電場・静磁場の法則（静電場の法則は応用物理IIＡの内容）を統合し、現代
物理学で最も重要な法則の一つであるマックスウェル方程式を導出し、その基本性質を学ぶ。時間が許せば、相対性
理論にも触れたい。
授業の進め方・方法:
座学
注意点:
物理I・IIの電磁気学分野の総復習を勧める。また、微分・積分およびベクトル解析が重要となってくるため、その
予習・復習を行うことが深い理解の助けとなる。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
電流と磁場（１） |
・電流の概念を理解し、電流を電流密度を用いてベクトル表示できる
|
| 2週 |
電流と磁場（２） |
・ビオサバールの法則を書き下すことができる
・ビオサバールの法則を用いて、電流により生じる磁場を計算することができる
|
| 3週 |
電流と磁場（３） |
・アンペールの法則を理解することができる
|
| 4週 |
電流と磁場（４） |
・アンペールの法則を用いて、電流により生じる磁場を計算することができる
・磁束の概念を理解することができる
|
| 5週 |
電流と磁場（５） |
・磁気双極子の概念を理解することができる
・磁場中の磁気双極子が受ける力を計算することができる
|
| 6週 |
電流と磁場（６） |
・ベクトルポテンシャルの概念を理解することができる
|
| 7週 |
電流と磁場（７） |
・与えられたベクトルポテンシャルから磁場を計算することができる
|
| 8週 |
中間試験 |
|
| 4thQ |
| 9週 |
電磁誘導の法則（１） |
・現象としての電磁誘導を理解することができる
|
| 10週 |
電磁誘導の法則（２） |
・電磁誘導の法則を積分形で書くことができる
|
| 11週 |
電磁誘導の法則（３） |
・電磁誘導の法則を微分形で書くことができる
・磁場の持つエネルギーを計算することができる
|
| 12週 |
オームの法則と電気回路 |
・オームの法則を理解することができる
・キルヒホッフの法則を用いて、回路に流れる電流を計算することができる
|
| 13週 |
マックスウェル方程式（１） |
・変位電流の概念を理解することができる
|
| 14週 |
マックスウェル方程式（２） |
・マックスウェル方程式を書き下すことができる
・簡単なケースでマックスウェル方程式を解くことができる
・時空の変換則から特殊相対性理論へつながることが理解できる
|
| 15週 |
定期試験 |
|
| 16週 |
答案返却、後期学習内容についての総括 |
|
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 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |