本授業の目的は,これまで講義で習得した静電界,静磁界について演習を通して,理解度の確認を行うと同時に,基本問題を自分で解く力を修得することである.
概要:
静電界および静磁界について,各種の素子を用いて,それぞれの特性を計算する.また,各法則を示す数式について,図形を用いた解法を行い,数式も持つ意味について理解を深める
授業の進め方・方法:
静電界,静磁界を例に,各種の例題を解く.そして,静電界と静磁界を結合した電磁波の概念を導く例題を解く.
注意点:
電磁気学Ⅰ~Ⅲを十分復習しておくこと.
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
電荷のクーロンの法則について確認を行い,複数の電荷が作用する力,電位,電界の計算法を確認する. |
クーロンの法則について確認を行い,複数の電荷が作用する力,電位,電界の計算が理解できる.
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2週 |
帯電した導体(円筒状,球状など)周囲の電位,電界の計算法を確認する. |
各種形状の電位,電界の計算方法が理解できる.
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3週 |
平行平板間の電界に関するクーロンの法則と電界Eの発散の関係について図解を用いて解説する. |
平行平板間の電界に関するクーロンの法則と電界Eの発散の関係について理解できる.
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4週 |
補助問題(課題など)の解法と1回目の小テストを行う. |
小テストを行うことで,これまでの理解度がわかる.
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5週 |
平行平板の誘電体内の静電界,電位の計算法を解説する. |
平行平板の誘電体内の静電界,電位の計算法が理解できる.
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6週 |
球の誘電体内の静電界,電位の計算法を解説する. |
球の誘電体内の静電界,電位の計算法が理解できる.
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7週 |
電位を示すラプラス方程式の数値解法を解説する. |
電位を示すラプラス方程式の数値解法が理解できる.
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8週 |
補助問題(課題など)の解法と2回目の小テストを行う. |
小テストを行うことで,これまでの理解度がわかる.
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4thQ |
9週 |
磁荷のクーロンの法則について確認を行い,磁気双極子がおよぼす磁界,磁位の関係を解説する. |
磁気双極子が作る磁界,磁位の関係が理解できる.
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10週 |
微小磁石が作る磁界,磁位の関係を解説する. |
微小磁石が作る磁界,磁位の関係を理解できる.
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11週 |
ソレノイド内を流れる電流が作る磁界を解説する. |
ソレノイド内を流れる電流が作る磁界が理解できる.
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12週 |
様々な形状のソレノイドのインダクタンスの算出方法を解説する. |
様々な形状のソレノイドのインダクタンスの算出方法を理解する.
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13週 |
静電界のまとめ.クーロンの法則,ガウスの法則,電界の周積分の法則,電位ポテンシャルを示す定義式を解説する. |
クーロンの法則,ガウスの法則,電界の周積分の法則,電位ポテンシャルを示す定義式が理解できる.
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14週 |
静磁界のまとめ.ビオ・サバールの法則,アンペアの法則,磁束の保存則,磁界ベクトルポテンシャルを示す定義式を解説する. |
ビオ・サバールの法則,アンペアの法則,磁束の保存則,磁界ベクトルポテンシャルを示す定義式が理解できる.
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15週 |
マクウェル方程式の算出法の解説と3回目の小テスト. |
小テストを行うことで,これまでの理解度がわかる.
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16週 |
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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 |
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 | |
オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 1 | |
キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 1 | |
合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。 | 2 | |
重ねの理を説明し、直流回路の計算に用いることができる。 | 1 | |
ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 1 | |
電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 1 | |
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。 | 2 | |
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 | |
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。 | 2 | |
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 | |
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。 | 3 | |
静電エネルギーを説明できる。 | 1 | |
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 | |
磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 2 | |
情報 | 整数、小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 1 | |
基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 1 | |