到達目標
1. 正弦波電磁界の表現方法とポインティングベクトルの意味を理解できる。
2. Maxwell方程式から平面波の方程式を導出し、境界面における平面波の振る舞いを導くことができる。
3. 分布定数回路の概念を理解し、電流と電圧についての波動微分方程式を導くことができる。
4. 波動微分方程式から無損失線路の伝搬定数、減衰定数、位相定数、速度、特性インピーダンスを求めることができる。
5. 短絡回路、開放回路におけるインピーダンス整合条件を導くことができる。
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 | 未到達レベルの目安 |
評価項目1 | 正弦波電磁界の表現方法とポインティングベクトルの意味を理解し、説明できる。 | 正弦波電磁界の表現方法とポインティングベクトルの意味を理解できる。 | 正弦波電磁界の表現方法とポインティングベクトルの意味を理解できない。 |
評価項目2 | Maxwell方程式から平面波の方程式を導出し、境界面における平面波の振る舞いを導くことができる。 | Maxwell方程式から平面波の方程式を導出し、境界面における平面波の振る舞いを答えることができる。 | Maxwell方程式から平面波の方程式を導出できず、境界面における平面波の振る舞いを答えることができない。 |
評価項目3 | 分布定数回路の概念を理解し、電流と電圧についての波動微分方程式を導くことができる。 | 分布定数回路の概念を理解し、電流と電圧についての波動微分方程式を答えることができる。 | 分布定数回路の概念を理解しておらず、電流と電圧についての波動微分方程式を答えることができない。 |
評価項目4 | 波動微分方程式から無損失線路の伝搬定数、減衰定数、位相定数、速度、特性インピーダンスを求めることができる。 | 波動微分方程式から無損失線路の伝搬定数、減衰定数、位相定数、速度、特性インピーダンスを答えることができる。 | 波動微分方程式から無損失線路の伝搬定数、減衰定数、位相定数、速度、特性インピーダンスを答えることができない。 |
評価項目5 | 短絡回路、開放回路におけるインピーダンス整合条件を導くことができる。 | 短絡回路、開放回路におけるインピーダンス整合条件を答えることができる。 | 短絡回路、開放回路におけるインピーダンス整合条件を答えることができない。 |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程(本科1〜5年)学習教育目標 (2)
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JABEE基準 (d-2a)
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JABEE基準 (d-2b)
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システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 D-1
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教育方法等
概要:
近年、電磁波を用いた通信技術ならびに電力供給技術が大きく進展しており、電磁波並びに電磁波伝幡特性の理解が重要度を増している。電磁気学Ⅲでは電磁気学Ⅰ、Ⅱで学習した静電磁場に関する基礎的な法則に関する知識を用いて、電磁場に成立する Maxwell 方程式を用いた電磁波並びに電磁波伝幡特性に関する振る舞いの理解を行う。
授業の進め方・方法:
授業は座学とし,定期的な課題提出と中間レポート,期末試験を行い,理解度のチェックを行う。
注意点:
関連科目
電磁気学Ⅰ・Ⅱ,電気回路Ⅰ・Ⅱ,応用数学α・β
学習指針
数学の取り扱い,特にベクトルを含んだ複素数の微積分が多くなる。
自己学習
特に数学の苦手な学生については 3・4 年次までのベクトルと微積分を確実に身につける。
事前学習
講義内容に相当する部分の教科書を読み、前回の内容との繋がりを確認する
事後発展学習
講義の最後に出す復習問題を解き、理解を確認する
学修単位の履修上の注意
評価の割合に含まれる「課題」を自学自習部分の評価として扱う。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
Maxwell 方程式 |
Maxwell方程式について理解し、導出できる
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2週 |
ポインティングベクトル |
正弦波電磁界の表現方法、ポインティングベクトルの意味を理解する
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3週 |
ヘルムホルツ方程式 |
Maxwell 方程式からヘルムホルツ方程式を導出できる
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4週 |
ヘルムホルツ方程式 |
ヘルムホルツ方程式から電磁場の一般解を導出できる
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5週 |
平面波 |
Maxwell 方程式から平面波の方程式を導出できる
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6週 |
平面波 |
平面波の方程式から伝搬定数を導出し、各定数の意味を理解する
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7週 |
境界条件 |
電磁波の境界条件について理解する
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8週 |
中間試験 |
1-7週の内容について理解度を確認する
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2ndQ |
9週 |
平面波の反射と透過 |
境界面へ垂直入射する平面波の性質について理解する
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10週 |
平面波の反射と透過 |
境界面へ斜めに入射する平面波の性質について理解する
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11週 |
平面波の反射と透過 |
電磁波の屈折率・臨界角について理解する
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12週 |
分布定数回路 |
集中定数回路と分布定数回路の違い、伝送線路の等価回路について理解する
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13週 |
伝搬定数 |
伝送線路の基本式について理解し、その一般解から伝搬定数を導出できる
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14週 |
伝送線路 |
無損失線路上の反射波と入射波および定在波を導出できる
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15週 |
伝送線路 |
伝送線路の入力インピーダンスを理解し、各終端条件でのインピーダンスを導出できる
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16週 |
期末試験返却 |
理解が不十分な点を補充する
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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 |
基礎的能力 | 数学 | 数学 | 数学 | 独立試行の確率、余事象の確率、確率の加法定理、排反事象の確率を理解し、簡単な場合について、確率を求めることができる。 | 3 | |
条件付き確率、確率の乗法定理、独立事象の確率を理解し、簡単な場合について確率を求めることができる。 | 3 | |
1次元のデータを整理して、平均・分散・標準偏差を求めることができる。 | 3 | |
2次元のデータを整理して散布図を作成し、相関係数・回帰直線を求めることができる。 | 3 | |
評価割合
| 試験・レポート | 課題 | 合計 |
総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
基礎的能力 | 70 | 30 | 100 |
専門的能力 | 0 | 0 | 0 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |