電気磁気学Ⅱ

科目基礎情報

学校 豊田工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 電気磁気学Ⅱ
科目番号 34115 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 情報工学科 対象学年 4
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 「やくにたつ電磁気学」平井紀光(ムイスリ出版),ISBN:978-4-89641-193-5/「エレクトロニクスのための 電磁気学例題演習 」松森徳衛(コロナ社)
担当教員 加納 善明

到達目標

(ア)電流と磁界の関係を理解し,ビオ・サバールの法則とアンペアの周回積分の法則から,単純な系の磁界を計算できる。
(イ)磁界により電流に作用する力が発生することを理解し,その計算ができる。
(ウ)電気回路の知識を使って、磁気回路における磁束を計算できる。
(エ)磁束の時間変化から誘電起電力を大きさを計算できる。
(オ)単純な系の自己インダクタンスおよび相互インダクタンスを計算できる。

ルーブリック

最低限の到達レベルの目安(優)最低限の到達レベルの目安(良)最低限の到達レベルの目安(不可)
評価項目(ア)ビオ・サバールの法則とアンペアの周回積分の法則から,電流によって発生する磁界の応用問題を解くことができる。ビオ・サバールの法則とアンペアの周回積分の法則から,電流によって発生する磁界の基本的な問題を解くことができる。ビオ・サバールの法則とアンペアの周回積分の法則から,電流によって発生する磁界の基本的な問題を解くことができない。
評価項目(イ)電気回路の知識を使って、磁気回路における磁束,インダクタンスに関する応用問題を解くことができる。電気回路の知識を使って、磁気回路における磁束,インダクタンスに関する基礎的な問題を解くことができる。電気回路の知識を使って、磁気回路における磁束,インダクタンスに関する基礎的な問題を解くことができない。
評価項目(ウ)電磁誘導の法則を理解し,磁束の時間変化から誘導起電力を計算できる。電磁誘導の法則について説明できる。電磁誘導の法則について説明できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A3
JABEE d
本校教育目標 ②

教育方法等

概要:
本講義は電磁気学の基礎的学習を通じ、情報技術系分野へ応用することのできる基礎を身につけることを目標とする。本講義では、まず、磁気とその性質について解説し、電流と磁界との関わり合いを学習する。そして、アンペアの右ねじの法則、アンペアの周回積分則、ビオサバールの法則について取り組み、電流によって発生する磁界の基本的物理現象を学習する。さらに、磁性材料内における磁束の様相をとらえ、磁気回路、インダクタンスさらには電磁誘導といった電気磁気的現象の基本を学習する。
授業の進め方と授業内容・方法:
注意点:
講義および試験の際には,関数電卓を持参すること。また,三角関数,ベクトル演算および微積分を復習しておくこと。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1週 シラバス説明、磁気の性質、磁界の強さ、磁性体と磁化 磁気の性質、磁界の強さ、磁性体と磁化について理解できる。
2週 電流による磁界(右ねじの法則) 電流によって発生する磁界について理解できる。
3週 ビオ・サバールの法則1:円形電流による磁界の強さの計算 ビオ・サバールの法則について理解し,円形電流による磁界の強さを計算できる。
4週 ビオ・サバールの法則2:有限長直線電流および無限長コイルにおける磁界の計算 有限長直線電流および無限長コイルにおける磁界を計算できる。
5週 アンペアの周回積分の法則:無限長直線電流、ソレノイドによる磁界の計算 アンペアの周回積分の法則について理解できる。
6週 電磁力1:フレミングの左手の法則、磁界中のコイルや電流相互間に働く力 フレミングの左手の法則、磁界中のコイルや電流相互間に働く力について計算できる。
7週 中間試験
8週 電磁力2:磁界中のコイルや電流相互間に働く力、電磁力による仕事の計算 磁界中のコイルや電流相互間に働く力、電磁力による仕事の計算ができる。
9週 磁気回路:電気回路との関係,空げきのある環状コイルにおける磁界の計算 磁気回路について理解できる。
10週 ファラデーの電磁誘導の法則:磁束の時間変化から誘導起電力の大きさを計算 ファラデーの電磁誘導の法則について理解できる。
11週 ファラデーの電磁誘導の法則:磁束の時間変化から誘導起電力の大きさを計算 磁束の時間変化から誘導起電力の大きさを計算できる。
12週 自己インダクタンスと相互インダクタンス(自己誘導,相互誘導) 自己インダクタンスと相互インダクタンスについて理解できる。
13週 インダクタンスの求め方:環状・無限長ソレノイド 環状・無限長ソレノイドにおけるインダクタンスを計算できる。
14週 インダクタンスの合成とインダクタンスに蓄えられるエネルギー インダクタンスの合成とインダクタンスに蓄えられるエネルギーについて理解できる。
15週 総まとめ
16週

評価割合

中間試験定期試験合計
総合評価割合4060100
専門的能力4060100