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電磁気学Ⅱ

科目基礎情報

学校 奈良工業高等専門学校 開講年度 2017
授業科目 電磁気学Ⅱ
科目番号 0032 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電子制御工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 「新世代工学シリーズ電磁気学」，オーム社，末田 正 編著
担当教員 矢野 順彦

到達目標

１．電磁気学の集大成ともいえるマクスウェル方程式を理解できる．またビオ・サバールの法則を用いて，電流がつくる磁界を求めることができる．
２．ベクトルポテンシャル，ローレンツ力を理解できる．磁性体が磁化率によって分類できることを理解して境界条件を求めることができる．また，磁気現象を電気回路に置き換えた磁気回路を理解できる．
３．電磁誘導現象を理解できる．また，自己インダクタンス，相互インダクタンスを計算することができる．
４．変位電流，電磁波の方程式，表皮効果を理解できる．

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
マクスウェル方程式を理解し，電磁気現象の応用問題を解くことができる．マクスウェル方程式の形式を理解し，電磁気現象の基礎問題を解くことができる．マクスウェル方程式を正しく理解できない．
ビオ・サバールの法則を理解し，電流が作る磁界に関する応用問題が解ける．ビオ・サバールの法則を理解し，電流が作る磁界に関する基礎問題を解くことができる．ビオ・サバールの法則を正しく理解できない．
磁性体が磁化率によって分類されることを示し，強磁性体の磁化現象を説明できる．強磁性体の磁化現象を説明できる．磁性体と磁化率との関係を正しく理解できない．
電磁界における電磁誘導現象を理解でき，インダクタンスの計算を行うことができる．インダクタンスの基本的な計算を行うことができる．インダクタンスの計算を正しく行うことができない．
マクスウェル方程式を用いて電磁波の波動方程式を求めることができる．電磁波の波動方程式の意味を理解できる．電磁波を正しく理解できない．

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） 説明 閉じる
JABEE基準 (c) 説明 閉じる
JABEE基準 (d-2a) 説明 閉じる
システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 B-1 説明 閉じる
システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 D-1 説明 閉じる

教育方法等

概要:
電磁気現象を理論づけたマクスウェル方程式について述べ，この方程式の磁界に関連する事項と変位電流を概説する．さらにマクスウェル方程式から波動方程式を導き，電磁波の伝搬特性を説明する．
授業の進め方・方法:
座学による講義が中心である．講義項目ごとに演習問題に取り組み，各自の理解度を確認する．また，定期試験返却時に解説を行い，理解が不十分な点を解消する．積極的な授業参加や成績不振者の学力補充レポートの提出があった場合は加点評価とし，課題レポートの未提出・提出遅れ，講義中の他の学生への迷惑行為（私語など）が認められた場合は減点評価とする．
注意点:
関連科目：電磁気学Ⅰ，交流理論Ｉ・Ⅱ，応用物理Ⅰ・Ⅱ．
学習指針：目に見えない電磁気現象は数学的取り扱いが中心となるため，各自の経験や身近な体験を通じて説明できるまで理解することが重要である．
自己学習：到達目標を達成するためには，授業以外にも教科書の例題や演習問題を解き理解を深める必要がある．関連する図書も参考にして自学・自習をすること．

授業計画

週 授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 磁界，磁束密度，電流密度の定義
 マクスウェル方程式を書き下すのに必要な磁界，磁束密度などの定義を理解できる．
2週 マクスウェル方程式 マクスウェル方程式を理解できる．
3週 電流のつくる静磁界 電流の磁気作用，真空中の磁界での諸現象を理解できる．
4週 ビオ・サバールの法則 電流による磁束密度の求め方を理解できる．
5週 静磁界の基本法則(1) 磁気におけるガウスの法則，アンペールの法則を理解できる．
6週 静磁界の基本法則(2) 静磁界の発散定理，ストークスの定理を理解できる．
7週 前期中間試験 授業内容を理解し，試験問題に対して正しく解答できる．
8週 試験返却・解答 試験問題を見直し，理解が不十分な点を解消する．
2ndQ
9週 静磁界のポテンシャル 静磁界のベクトルポテンシャルを理解できる．
10週 静磁界中の荷電粒子の運動 電荷qを帯びた粒子が，静電界E，磁束密度Bの空間を速度vで運動するときに受ける力（ローレンツ力）を理解できる．
11週 磁性体(1) 物質の磁性を説明し，磁性体中の磁界を理解できる．
12週 磁性体(2) 磁性体が磁化率によって分類されることと，強磁性体の磁化現象とを理解できる．
13週 磁性体表面で成り立つ法則（境界条件） 磁性体表面について，磁束密度Bと磁界Hに対する境界条件を理解できる．
14週 磁気回路 磁気回路を用いた解法，電気回路との対応を理解できる．
15週 前期末試験 授業内容を理解し，試験問題に対して正しく解答できる．
16週 試験返却・解答 試験問題を見直し，理解が不十分な点を解消する．
後期
3rdQ
1週 電磁誘導現象 電磁界における相互誘導現象，自己誘導現象を説明する．
2週 導体運動による起電力 ローレンツ力による誘起起電力を説明する．
3週 自己インダクタンスと相互インダクタンス(1) 自己インダクタンスと相互インダクタンスの定義と関係式とを理解できる．
4週 自己インダクタンスと相互インダクタンス(2)
 自己インダクタンスと相互インダクタンスの計算法を理解できる．
5週 電磁エネルギー 定常電流や電流ループがもつエネルギーを理解できる．
6週 渦電流 導体内の準静磁的電磁界における関係式と，電磁誘導現象の1つである渦電流の現象とを理解できる．
7週 後期中間試験 授業内容を理解し，試験問題に対して正しく解答できる．
8週 試験返却・解答 試験問題を見直し，理解が不十分な点を解消する．
4thQ
9週 変位電流 電界の時間的変化により発生する変位電流を理解できる．
10週 ポインティングベクトル ポインティングベクトルの定義とポインティングの定理とを理解できる．
11週 電磁波の伝搬特性(1) マクスウェル方程式による波動方程式の導出が理解できる．
12週 電磁波の伝搬特性(2) 電磁界の変動である電磁波の伝搬特性を理解できる．
13週 電流の表皮効果 導体に高周波数の交流電流を流した場合の表皮効果について理解できる．
14週 まとめ これまでの学習内容を理解できる．
15週 学年末試験 授業内容を理解し，試験問題に対して正しく解答できる．
16週 試験返却・解答 試験問題を見直し，理解が不十分な点を解消する．

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
基礎的能力人文・社会科学国語国語論理的な文章(論説や評論)の構成や展開を的確にとらえ、要約できる。3
論理的な文章(論説や評論)に表された考えに対して、その論拠の妥当性の判断を踏まえて自分の意見を述べることができる。3
文学的な文章(小説や随筆)に描かれた人物やものの見方を表現に即して読み取り、自分の意見を述べることができる。3
常用漢字の音訓を正しく使える。主な常用漢字が書ける。3
類義語・対義語を思考や表現に活用できる。3
社会生活で使われている故事成語・慣用句の意味や内容を説明できる。3
専門の分野に関する用語を思考や表現に活用できる。3
実用的な文章(手紙・メール)を、相手や目的に応じた体裁や語句を用いて作成できる。2
報告・論文の目的に応じて、印刷物、インターネットから適切な情報を収集できる。3
収集した情報を分析し、目的に応じて整理できる。3
報告・論文を、整理した情報を基にして、主張が効果的に伝わるように論理の構成や展開を工夫し、作成することができる。3
作成した報告・論文の内容および自分の思いや考えを、的確に口頭発表することができる。3
課題に応じ、根拠に基づいて議論できる。3
相手の立場や考えを尊重しつつ、議論を通して集団としての思いや考えをまとめることができる。3
新たな発想や他者の視点の理解に努め、自分の思いや考えを整理するための手法を実践できる。3

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオ小テスト・レポート課題ノート作成合計
総合評価割合7000002010100
基礎的能力00000000
専門的能力7000002010100
分野横断的能力00000000