電気磁気学Ⅱ

科目基礎情報

学校 和歌山工業高等専門学校 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 0043 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電気情報工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 電気磁気学,コロナ社,石井良博 著
担当教員 竹下 慎二

到達目標

1. 静電界、静磁界,時間変化する電磁界の基本法則に基づいて、電気工学に現れる電気・磁気現象を説明できる。
2. 第2種、第3種電気主任技術者認定試験に出題される電気・磁気の問題のうち60%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未到達レベルの目安
静磁界の理解ビオ・サバールの法則の意味を理解し、アンペアの法則との関連性を理解できること。電界との類似性を把握すること。電流による磁界の計算が出来ること、クーロンの法則が理解できること。クーロンの法則が理解できない、アンペアの法則が理解できない。
電磁波の理解電磁波の特徴を理解し、ポインティングベクトルの計算、媒質の影響、特性インピーダンスの計算が出来ること。電磁波の性質が理解できること。電磁波の性質が理解できない。
評価項目3

学科の到達目標項目との関係

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教育方法等

概要:
第2,3学年で学んだ電気磁気学の知識をもとに、電気工学の専門科目を理解するために、電気磁気現象の直感的、数学的理解を目標とし、電気情報工学科の専門科目を学ぶための基礎を築く。
授業の進め方・方法:
主に板書・パワーポイントを中心に授業を進める。
注意点:

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 電流 キルヒホッフの法則 キルヒホッフの法則を電気磁気学の視点から理解する
2週 電流 導体内部の電流 一般化されたオームの法則、ジュールの法則を学ぶ
3週 磁界 磁力線、磁束密度、磁化について説明できる
4週 磁性体 強磁性体、常磁性体、反磁性体 強磁性体、常磁性体、反磁性体について理解する
5週 電流と磁界 アンペアの法則 電流が作る磁界をアンペアの周回積分の法則を用いて理解できる
6週 電流と磁界 ビオ・サバールの法則 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
7週 電流と磁界 電磁力、ローレンツ力 磁界中の電流に作用する力を説明できる、合わせて電磁界で作用するローレンツ力について学ぶ
8週 小テスト 小テストの60%以上を解くこと
2ndQ
9週 磁気回路 電気回路に見立てて、磁界を計算できる
10週 電磁誘導の法則 ファラデーの法則、レンツの法則 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる
11週 電磁誘導の法則の演習 電磁誘導の法則に関する問題を60%解ける
12週 自己誘導、相互誘導、自己インダクタンス、相互インダクタンス 自己誘導と相互誘導を説明できる
13週 インダクタンスを用いた演習 60%以上演習問題を解ける
14週 静磁界のエネルギーと力 磁気エネルギーを説明できる
15週 まとめ 前期の内容を理解する
16週
後期
3rdQ
1週 マクスウェル方程式 変位電流 変位電流が空間中に流れることを理解する
2週 積分形のマクスウェル方程式 微分形・積分形のマクスウェル方程式の意味の理解と変形が出来るようになる。
3週 マクスウェル方程式 電束の発散 ガウスの法則の理解を絵と式から理解を深めること
4週 マクスウェル方程式 磁界の回転 アンペアの法則の理解を深めること。
5週 マクスウェル方程式 電磁波・波動方程式 電磁波の定義と波の性質を理解すること。
6週 マクスウェル方程式 平面波・ポインティングベクトル 電磁波を簡略化した平面波を元に電磁波の理解を深めること、また電磁波が持つ電力を計算できること。
7週 マクスウェル方程式 演習 演習問題を解けること
8週 小テスト 小テストを60%以上解けること
4thQ
9週 総合演習 電気磁気学の見方 電界と磁界の相互作用によって発生する電磁波と電気磁気学の大局観を把握する
10週 静電界1 クーロンの法則、ガウスの法則 クーロンの法則及び電界との関連性を理解する。また、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
11週 静電界2 電気力線と電位 電位と電気力線との関連性や静電ポテンシャルの観点から理解を深める
12週 静電界3 静電容量 様々なシチュエーションでの静電容量の計算が出来る
13週 静磁界1 アンペアの周回積分の法則 電流が作る磁界をアンペアの法則を用いて計算できる。
14週 静磁界2 ビオ・サバールの法則 ビオ・サバールの法則を理解し、アンペアの法則との関連性を理解すること
15週 時間変化する電磁界 電磁波 電磁波について理解を深めること
16週

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。4後10
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。4後10
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。4後12
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。4前6,後14
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。4前5,後13
磁界中の電流に作用する力を説明できる。4前7
ローレンツ力を説明できる。4前7
磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。4前3
磁気エネルギーを説明できる。4前14
電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。4前10
自己誘導と相互誘導を説明できる。4前12
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。4前12

評価割合

期末試験小テスト課題合計
総合評価割合403030100
基礎的能力30202070
専門的能力1051025
分野横断的能力0505