到達目標
【目的】本授業の目的は、静電界（静電容量、コンデンサに蓄えられるエネルギー、誘電体中の静電界と電束密度）と静磁界（ビオ・サバールの法則、アンペアの法則、電磁力）に関する基本概念を修得し、これらについての基本的な問題が解解けるようになり、定着を図ることである。
【到達目標】
１．静電容量、静電エネルギーに関する典型的な問題を解くことができる
２．誘電体中の電界と電束密度に関する典型的な問題を解くことができる
３．ビオ・サバールの法則、アンペアの法則、電磁力に関する典型的な問題を解くことができる
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 | 最低限の到達レベルの目安(可) | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 静電容量、静電エネルギーに関する応用問題を解くことができる。 | 静電容量、静電エネルギーに関する典型的な問題を解くことができる。 | 静電容量、静電エネルギーに関する基本的な問題を解くことができる。 | 静電容量、静電エネルギーに関する基本的な問題を解くことができない。 |
| 評価項目2 | 誘電体中の電界と電束密度に関する応用問題を解くことができる。 | 誘電体中の電界と電束密度に関する典型的な問題を解くことができる。 | 誘電体中の電界と電束密度に関する基本的な問題を解くことができる。 | 誘電体中の電界と電束密度に関する基本的な問題を解くことができない。 |
| 評価項目3 | ビオ・サバールの法則、アンペアの法則、電磁力に関する応用問題を解くことができる。 | ビオ・サバールの法則、アンペアの法則、電磁力に関する典型的な問題を解くことができる。 | ビオ・サバールの法則、アンペアの法則、電磁力に関する基本的な問題を解くことができる。 | ビオ・サバールの法則、アンペアの法則、電磁力に関する基本的な問題を解くことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
1. 電磁気学Ⅰの復習
クーロンの法則、ガウスの法則、電界・電位についての基本的な問題を解くことができる。
2. 静電容量
電界、電位、静電容量を求め、静電エネルギーやコンデンサの電極間に働く力についての基本的な問題を解くことができる。
3. 誘電体
誘電体の誘電率を理解し、電束密度と電界、静電容量との関係について、基本的な問題を解くことができる。
4. 真空中の静磁気学
電流が作る磁界についての各種法則（ビオ・サバールの法則、アンペアの法則）及び電磁誘導についての基本的な問題を解くことができる。
授業の進め方・方法:
プリント配布や演習用テキストの問題をノートに自分で解くこと。分からない部分は教科書や授業ノートを見ても良い。自分で解けるようになることが目的であることを念頭に取り組むこと。一人一人の学習の様子をチェックするために定期的にノート提出を課す。また、定期的に小テストを行う。
注意点:
本科目専用のB5版ノートを用意すること。自ら問題を解き、定着を図るため、定期的なノート提出により学習の様子をチェックする。理解を深めるためにも予習、復習等の自学自習が必要である。
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 |
電磁気学Ⅰの復習 |
クーロンの法則、ガウスの法則、電界と電位についての基本的な計算ができる。
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| 2週 |
電磁気学Ⅰの復習 |
クーロンの法則、ガウスの法則、電界と電位、静電容量についての基本的な計算ができる。
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| 3週 |
静電容量 |
様々な形状の導体間の静電容量を計算できる。
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| 4週 |
小テスト |
電界、電位、静電容量についての基本的な問題を解くことができる。
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| 5週 |
静電容量と静電エネルギー |
静電容量、静電エネルギーについての基本的な問題を解くことができる。
静電エネルギーやコンデンサ電極に働く力の基本的な考え方を理解できる。
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| 6週 |
静電容量と静電エネルギー |
静電エネルギーやコンデンサの電極間に働く力について基本的な問題を解くことができる。
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| 7週 |
誘電体 |
誘電体の誘電率、誘電体中の電界と電束密度についての基本的な問題を解くことできる。
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| 8週 |
誘電体 |
誘電体を含むコンデンサの電極間の電界や電束密度についての基本的な問題を解くことができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
小テスト |
静電容量、静電エネルギー、誘電体の誘電率、誘電体中の電界と電束密度、誘電体を含むコンデンサの電極間の電界や電束密度についての基本的な問題を解くことができる。
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| 10週 |
磁界と磁気についてのクーロンの法則 |
磁界、磁束密度、磁気についてのクーロンの法則を適用した基本的な問題を解くことができる。
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| 11週 |
電流の作る磁界 |
ビオ・サバールの法則を適用した基本的な問題を解くことができる。
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| 12週 |
電流の作る磁界 |
アンペールの法則を適用した基本的な問題を解くことができる。
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| 13週 |
電磁力と電磁誘導 |
電磁力、電磁誘導についての基本的な問題を解くことができる。
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| 14週 |
小テスト |
磁界、ビオサバールの法則やアンペールの法則、電磁力、電磁誘導についての基本的な問題を解くことができる。
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| 15週 |
振返り |
自分で達成度を把握できる。
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| 16週 |
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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 | 後1,後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。 | 3 | 後1,後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。 | 3 | 後1,後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 | 後2 |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 3 | 後7,後8 |
| 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 | 後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 | 後5 |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 3 | 後5,後6 |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 3 | 後10 |
| 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 | 後11 |
| 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 | 後12 |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 3 | 後13 |
| ローレンツ力を説明できる。 | 3 | 後13 |
| 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 | 後13 |
| 自己誘導と相互誘導を説明できる。 | 3 | 後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。 | 3 | 後13 |
評価割合
| 小テスト | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | ノート提出 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |