到達目標
□ 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。
□ 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。
□ 電場の意味を正しく理解し、点電荷が作る、ベクトルを用いた電場の指揮を用いて簡単な電荷系が作る電場の計算ができること。
□ ガウスの法則を説明でき、導体表面の電荷密度や電界などを計算できる。
□ ガウスの法則を電気力線を通して理解し、この法則を用いて直線状、円筒状、球状に分布する電荷が作る電場の計算ができること。
□ 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。
□ 静電容量を節目見でき、平行平板コンデンサ等の静電容量を計算できる。
□ 静電容量の接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。
□ 静電エネルギーを説明できる。
□ 静電エネルギーの意味を理解し、電位を用いて簡単な電荷系の静電エネルギーの計算ができること。
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 | クーロンの法則を十分に理解し、その計算ができる。 | クーロンの法則をある程度理解し、その計算ができる。 | クーロンの法則が理解できず、計算ができない。 |
| 評価項目2 | ガウスの法則を十分に理解し、その計算ができる。 | ガウスの法則をある程度理解し、その計算ができる。 | ガウスの法則が理解できず、その計算ができない。 |
| 評価項目3 | 導体の性質を十分に理解できる。 | 導体の性質をある程度理解できる。 | 導体の性質が理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
静止した電荷が作る電場の性質を理解し、簡単な電荷系によって作られる電場の計算ができるようになることがこの授業の主題である。
静電場の性質は１）ガウスの法則と２）渦なしの法則によって決定される。これらの法則はベクトルの微分または積分の形で定式化されるため、ベクトルを用いた微分・積分が必須となる。
導体があるときの静電場の様子、コンデンサーの静電容量について学ぶ。
この科目は国立研究所で電気系の精密計測を担当した教員がその経験を活かし、この科目について授業を行う。
授業の進め方・方法:
教室での座学形式の授業を行う。
注意点:
電磁気学演習Ｉと合わせて、問題を解くことにより十分に理解を深めてください。
場の考え方、線積分、面積分にも慣れてください。
授業の属性・履修上の区分
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 |
静電界 |
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。(1)MCC記載分
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| 2週 |
静電界 |
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。(2)MCC記載分
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| 3週 |
静電界 |
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。(3)MCC記載分
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| 4週 |
静電界 |
電場の意味を正しく理解し、点電荷が作る、ベクトルを用いた電場の指揮を用いて簡単な電荷系が作る電場の計算ができること。MCC外
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| 5週 |
静電界 |
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。(1)MCC記載分
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| 6週 |
静電界 |
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。(2)MCC記載分
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| 7週 |
静電界 |
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。(3)MCC記載分
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
静電界 |
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)MCC記載分
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| 10週 |
静電界 |
ガウスの法則を説明でき、電界の計算などに用いることができる。(1)MCC記載分
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| 11週 |
静電界 |
ガウスの法則を説明でき、電界の計算などに用いることができる。(2)MCC記載分
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| 12週 |
静電界 |
ガウスの法則を説明でき、電界の計算などに用いることができる。(3)MCC記載分
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| 13週 |
静電界 |
ガウスの法則を電気力線を通して理解し、この法則を用いて直線状、円筒状、球状に分布する電荷が作る電場の計算ができること。MCC記載外
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| 14週 |
導体と誘電体 |
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。(1)MCC記載分
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| 15週 |
前期定期試験 |
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| 16週 |
テスト返却 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
導体と誘電体 |
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。(2)MCC記載分
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| 2週 |
導体と誘電体 |
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。(3)MCC記載分
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| 3週 |
導体と誘電体 |
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)MCC記載分
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| 4週 |
導体と誘電体 |
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。(5)MCC記載分
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| 5週 |
静電容量 |
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。(1)MCC記載分
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| 6週 |
静電容量 |
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。(2)MCC記載分
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| 7週 |
静電容量 |
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。(3)MCC記載分
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
静電容量 |
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)MCC記載分
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| 10週 |
静電容量 |
静電容量の接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。MCC記載分
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| 11週 |
静電容量 |
静電エネルギーを説明できる。(1)MCC記載分
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| 12週 |
静電容量 |
静電エネルギーを説明できる。(2)MCC記載分
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| 13週 |
静電容量 |
静電エネルギーを説明できる。(3)MCC記載分
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| 14週 |
静電容量 |
静電エネルギーの意味を理解し、電位を用いて簡単な電荷系の静電エネルギーの計算ができること。MCC記載外
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| 15週 |
後期定期試験 |
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| 16週 |
テスト返却 |
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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 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 50 |
| 専門的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 50 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |