到達目標
【目的】
電気電子工学を履修するために必要な基礎学力を身につけるために、電磁気学に関する現象・法則を理解し、基本的な計算ができるようになる。電磁気学Ⅰでは静電界について学ぶが、本講義では磁界に関する諸現象について学ぶ。
【到達目標】
１．電流が作る磁界をビオサバールの法則やアンペールの法則に基づいて計算できる。
２．磁界中の電流に働く力について説明でき、基本的な計算ができる。
３．磁性体と磁化及び磁束密度を説明でき、基本的な計算ができる。
４．電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。
５．自己誘導と相互誘導を説明でき、自己インダクタンスと相互インダクタンスの計算ができる。
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 | ビオサバールの法則やアンペールの法則を用いて応用問題を解くことができる。 | ビオサバールの法則やアンペールの法則を説明でき、基本的な問題を解くことができる。 | ビオサバールの法則やアンペールの法則を説明できず、基本的な問題を解くことができない。 |
| 評価項目2 | 磁界中の電流に働く力について理解し、諸量を導き出せる。 | 磁界中の電流に働く力について説明でき、諸量を計算できる。 | 磁界中の電流に働く力について説明できず、諸量を計算できない。 |
| 評価項目3 | 磁性体と磁化及び磁束密度を理解し、諸量を導き出せる。 | 磁性体と磁化及び磁束密度を説明でき、諸量を計算できる。 | 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できず、諸量を計算できない。 |
| 評価項目4 | 電磁誘導を理解し、誘導起電力を導き出せる。 | 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 電磁誘導を説明できず、誘導起電力を計算できない。 |
| 評価項目5 | 自己誘導と相互誘導を理解し、自己及び相互インダクタンスを導き出せる。 | 自己誘導と相互誘導を説明でき、自己及び相互インダクタンスを計算できる。 | 自己誘導と相互誘導を説明できず、自己及び相互インダクタンスを計算できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
本科目は電気工学科で学ぶ電磁気学のうちの１科目であり、静磁界、電磁力、磁性体、電磁誘導、インダクタンスについて学習する。板書による説明と演習を主とした授業が主であるが、適宜、本科目の内容を視覚的に体感してもらうために簡単なデモや実験も取り入れる。また、2回に1回、小テストを実施する。
授業の進め方・方法:
授業は、教員による教科書と板書を中心にした説明をはじめの30分程度聞き、残り時間をアクティブラーニングによる演習時間に当てる。演習は、教科書の演習問題や配布資料を使って課題が指示される。
注意点:
授業を受ける上で、ベクトル、微分･積分学ならびに基礎電気回路の基礎事項を理解していることが重要である。本科目は電気電子工学で重要な科目の一つで、4,5年での専門科目の多くはこの科目を基礎として授業を進めていくため、十分に理解することが重要である。
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 |
科目の概要、磁界、電流による磁界と磁束 |
磁界、電流による磁界と磁束について説明でき、基本的な計算ができる。
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| 2週 |
ビオ・サバールの法則 |
ビオ・サバールの法則を用いて、電流が作る磁界を計算できる。
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| 3週 |
アンペアの周回積分の法則 |
アンペアの周回積分の法則を用いて、電流が作る磁界を計算できる。
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| 4週 |
電磁力 |
電磁力について説明でき、基本的な計算ができる。
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| 5週 |
物質の磁気的性質、磁化の強さと磁化電流
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物質の磁気的性質、磁化の強さと磁化電流について説明でき、基本的な計算ができる。
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| 6週 |
磁界の強さと透磁率、磁気回路 |
磁界の強さと透磁率、磁気回路について説明でき、基本的な計算ができる。
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| 7週 |
強磁性体の磁化、磁石と磁極 |
強磁性体の磁化、磁石と磁極について説明でき、基本的な計算ができる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
中間試験の振り返りと実験 |
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| 10週 |
電磁誘導(ファラデーの法則、物体の運動による起電力)
電磁誘導(渦電流、表皮効果) |
ファラデーの法則、物体の運動による起電力、渦電流、表皮効果について説明でき、基本的な計算ができる。
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| 11週 |
自己および相互インダクタンス
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自己および相互インダクタンスについて説明できる。
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| 12週 |
コイルの接続 |
インダクタンスの接続について、基本的な計算ができる。
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| 13週 |
磁界のエネルギー |
磁界のエネルギーについて説明でき、基本的な計算ができる。
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| 14週 |
インダクタンスの計算 |
インダクタンスについて基本的な計算ができる。
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| 15週 |
学年末試験 |
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| 16週 |
学年末試験の振り返りと実験 |
学年末試験で間違えた箇所について、間違えた原因を理解し、解くことができる。
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電磁気 | 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 | 後1,後2,後3 |
| 電流に作用する力やローレンツ力を説明できる。 | 3 | 後4 |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 3 | 後5,後6,後7 |
評価割合
| 試験 | 小テスト | レポート | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 50 | 45 | 5 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 35 | 35 | 5 | 0 | 0 | 0 | 75 |
| 専門的能力 | 15 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 25 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |