電磁気学IV

科目基礎情報

学校 木更津工業高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 電磁気学IV
科目番号 d0560 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 電子制御工学科 対象学年 4
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材
担当教員 坂元 周作

到達目標

電磁気学の解法としてベクトル演算を用いた各種表記法などについて学び、計算や説明をすることができる

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
ベクトル演算理論を理解して自ら問題を作成し、解答することができる理論を理解して与えられた問題を自ら解答することができる理論を理解できず与えられた問題を自力で解答することができない
電磁気学における電界のベクトル演算を用いた計算理論を理解して自ら問題を作成し、解答することができる理論を理解して与えられた問題を自ら解答することができる理論を理解できず与えられた問題を自力で解答することができない
電磁学における磁界のベクトル演算を用いた計算理論を理解して自ら問題を作成し、解答することができる理論を理解して与えられた問題を自ら解答することができる理論を理解できず与えられた問題を自力で解答することができない

学科の到達目標項目との関係

準学士課程(R5までのDP) R5までDP_1 科学技術の基礎知識・応用力の修得・活用
準学士課程(R5までのDP) R5までDP_4 制御・電気電子・機械・情報等基礎工学の知識習得・応用

教育方法等

概要:
授業にはノートの代用としてプリントを配布し、これをレポートの代わりとする。各レポートには授業内容を自分でまとめる必要があり、授業を真摯に教授すると共に自分なりの理解をまとめ、記述する必要がある。また、適宜演習を行い、計算と理論に関する理解を深めることを行う。
授業の進め方・方法:
講義を行うとと共に適宜演習課題を課す。また、ノートの代用としてプリントを配布し、授業内容および授業のまとめなどを行う。
注意点:
授業には過去に使用した教科書と、授業で配布した参考資料およびノートを必ず持参することとする。例題による演習は理解を深める上で非常に有効であり、演習問題は自ら解いてみることが必要である。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ガイダンス、授業の進め方 ベクトル演算を用いた電磁気学の解法について説明
2週 ベクトル演算 ベクトル表記(内積、外積、勾配)について説明し、計算することができる
3週 クーロンの法則、電位、ガウスの定理 クーロンの法則、電位、ガウスの定理について説明し、計算することができる
4週 ラプラスおよびポアソンの方程式、ベクトル演算を用いた静電容量の計算 ラプラスおよびポアソンの方程式、ベクトル演算を用いた静電容量について説明し、計算することができる
5週 分極および誘電体に蓄積されるエネルギー 分極および誘電体に蓄積されるエネルギーについて説明し、計算することができる
6週 前期中間まとめ これまでの授業内容についてまとめる
7週 前期中間試験 前期中間までの内容について試験を行う
8週 ビオ・サバールの法則 ビオ・サバールの法則について説明し、計算することができる
2ndQ
9週 アンペアの周回積分 アンペアの周回積分について説明し、計算することができる
10週 ローレンツ力、ストークスの定理、アンペアの法則 ローレンツ力、ストークスの定理、アンペアの法則について説明し、計算することができる
11週 ベクトルポテンシャル、電流に働く力 ベクトルポテンシャル、電流に働く力について説明し、計算することができる
12週 磁化、磁性体中の磁束分布、磁界のエネルギー、磁気回路 磁化、磁性体中の磁束分布、磁界のエネルギー、磁気回路について説明し、計算することができる
13週 インダクタンス インダクタンスについて説明し、計算することができる
14週 ファラデーの法則、レンツの法則、ノイマンの法則、電磁誘導 ファラデーの法則、レンツの法則、ノイマンの法則、電磁誘導について説明し、計算することができる
15週 マクスウェルの電磁方程式 マクスウェルの電磁方程式について説明し、計算することができる
16週 前期定期まとめ(演習) これまでの授業内容についてまとめる

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
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。4前3,前5
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前3,前5
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前3,前5
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前11
誘電体と分極及び電束密度を説明できる。4前5
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前4,前5
コンデンサの直列接続、並列接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。4前4,前5
静電エネルギーを説明できる。4前4,前5
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前8
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前10
磁界中の電流に作用する力を説明できる。4前11
ローレンツ力を説明できる。4前10,前11
磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。4前12
磁気エネルギーを説明できる。4前10,前12
電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。4前14
自己誘導と相互誘導を説明できる。4前13
自己インダクタンス及び相互インダクタンスを求めることができる。4前13

評価割合

試験レポート合計
総合評価割合8020100
基礎的能力401050
専門的能力401050