概要:
抵抗体・誘電体・磁性体の特性について理解し、それぞれにおける電磁界の計算方法を学ぶ。
電磁界のエネルギーについて理解し、その計算方法を学ぶ。電磁波について説明ができるように理解する。
授業の進め方・方法:
教科書に沿って、板書を用いて授業を行う。
授業内容を理解・習得するため演習問題も適宜行う。演習問題の一部はレポートの対象となる。
注意点:
電気電子工学の学問体系の根幹となる科目であり、その本質を深く理解することが求められる。したがって、諸法則の計算手法を学ぶだけではなく、その物理的内容を深く掘り下げ、電磁現象の理論とイメージの両方を把握することが必要である。
不明な点はそのままにせず、授業内外を問わず積極的に質問すること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
オームの法則、抵抗率と導電率 |
電気磁気学におけるオームの法則を理解し、抵抗率と導電率を計算できる。
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| 2週 |
境界条件、演習 |
電界、電流密度の境界条件を理解し、計算できる。
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| 3週 |
分極と分極ベクトル |
物質中の分極、電界と電束密度と分極の関係を理解できる。
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| 4週 |
分極率と誘電率 |
電界と電束密度の境界条件を用いて誘電率と分極率を計算できる。
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| 5週 |
静電容量 |
容量係数、誘導係数を理解し、複数の導体間の静電容量を計算できる。
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| 6週 |
電力、ジュール熱、静電エネルギー、磁気エネルギー |
各種エネルギーを理解し、エネルギー密度が計算できる。
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| 7週 |
演習 |
これまでの学習内容の理解を深め、各種問題の計算ができるようにする。
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| 8週 |
後期中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
試験返却・解説、テスト直し
仮想変位 |
仮想変位とエネルギーから誘電体や磁性体に働く力を計算できる。
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| 10週 |
ポインティングベクトル(1) |
ポインティングベクトルを理解できる。
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| 11週 |
ポインティングベクトル(2) |
ポインティングベクトルを理解し、電力の流れを示すことができる。
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| 12週 |
電磁波(1) |
マクスウェルの方程式から電磁波の波動方程式を導出できる。
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| 13週 |
電磁波(2) |
波動方程式から電磁波の速度、波長、電磁インピーダンスが計算できる。
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| 14週 |
演習 |
これまでの学習内容の理解を深め、各種問題の計算ができるようにする。
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| 15週 |
後期定期試験 |
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| 16週 |
試験返却・解説、テスト直し |
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| 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 |
| 基礎的能力 | 数学 | 数学 | 数学 | ベクトルの定義を理解し、ベクトルの基本的な計算(和・差・定数倍)ができ、大きさを求めることができる。 | 3 | |
| 平面および空間ベクトルの成分表示ができ、成分表示を利用して簡単な計算ができる。 | 3 | |
| 平面および空間ベクトルの内積を求めることができる。 | 3 | |
| 問題を解くために、ベクトルの平行・垂直条件を利用することができる。 | 3 | |
| 自然科学 | 物理 | 電気 | 導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。 | 4 | |
| クーロンの法則が説明できる。 | 4 | |
| クーロンの法則から、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。 | 4 | |
| 電場・電位について説明できる。 | 4 | |
| オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 4 | |
| 抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。 | 4 | |
| ジュール熱や電力を求めることができる。 | 4 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 3 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 4 | |
| 電流が作る磁界をビオ・サバールの法則およびアンペールの法則を用いて説明でき、簡単な磁界の計算に用いることができる。 | 3 | |
| 電流に作用する力やローレンツ力を説明できる。 | 3 | |
| 電流が作る磁界をビオ・サバールの法則を用いて計算できる。 | 4 | |
| 電流が作る磁界をアンペールの法則を用いて計算できる。 | 4 | |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 4 | |
| ローレンツ力を説明できる。 | 4 | |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 4 | |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 4 | |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 4 | |