到達目標
ベクトル場とスカラ場を理解し、勾配・発散の計算と、電位・電界・電荷密度に関する計算ができる。
ベクトルの回転を求めることができる。アンペールの法則とファラデーの法則を使った電磁界の計算ができる。
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を計算することができる。
電磁界のエネルギーについて理解し、計算することができる。電磁波について理解し、説明することができる。
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 | 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を計算することができる。 | 抵抗体・誘電体・磁性体の特性を知り、それぞれにおける電磁界を計算することができる。 | 抵抗体・誘電体・磁性体の特性を知るが、それぞれにおける電磁界を計算することができない。 |
| 評価項目２ | 電磁界のエネルギーについて理解し、計算することができる。電磁波について理解し、説明することができる。 | 電磁界のエネルギーと電磁波について知り、計算と説明ができる。 | 電磁界のエネルギーと電磁波について知るが、計算と説明ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程 2(2) 専門分野の知識と能力
準学士課程 2(3) ものづくりに必要な力
JABEE B-2 専門分野の知識と能力
教育方法等
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。
事後学習として演習課題を課す。
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。
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 |
| 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 |
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 |
定期試験 |
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| 16週 |
試験返却と解説 |
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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 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 波動 | 波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。 | 3 | |
| 横波と縦波の違いについて説明できる。 | 3 | |
| 電気 | クーロンの法則が説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 電場・電位について説明できる。 | 3 | |
| オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| ジュール熱や電力を求めることができる。 | 3 | |
| 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。 | 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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 | |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 3 | |
| 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 | |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 3 | |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 3 | |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 3 | |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 課題 | | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 20 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |