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 |
| 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。 |
| 静磁界の理解 | アンペアの法則、ビオ・サバールの法則を理解し応用問題が解けること。電磁力の計算ができること。 | アンペアの法則が理解でき、簡単な問題が解けること。 | アンペアの法則が理解できない。 |
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学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
第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:
授業の属性・履修上の区分
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 |
磁界 |
磁力線、磁束密度、磁化について説明できる
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| 2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
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| 3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
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| 4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
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| 5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
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| 6週 |
磁気回路 |
電気回路に見立てて、磁界を計算できる
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| 7週 |
演習 アンペアの法則 ビオ・サバールの法則 |
アンペアの法則及びビオ・サバールの法則についての演習を60%以上解ける
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| 8週 |
電流と磁界 無限長ソレノイド、有限長ソレノイド |
無限長ソレノイド内外の磁界を求め、有限長ソレノイドの計算方法を理解する
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| 2ndQ |
| 9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
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| 10週 |
小テスト |
前期中間までの内容を60%以上解ける
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| 11週 |
演習 電磁誘導の法則 |
電磁誘導の法則に関する問題を60％以上解ける
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| 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
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| 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
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| 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
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| 15週 |
期末試験 |
期末試験
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| 16週 |
渦電流 |
電磁誘導の一種である渦電流の原理や応用例について学ぶ
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| 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
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| 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。
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| 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
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 7週 |
マクスウェル方程式 演習 |
演習問題を解けること
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| 8週 |
小テスト |
小テストを60％以上解けること
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| 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
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| 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
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| 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
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| 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
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| 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。
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| 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
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| 15週 |
期末試験 |
期末試験
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| 16週 |
まとめ |
電気磁気学と各種現象との関連性を学ぶ
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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。 | 4 | 後10 |
| 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。 | 4 | |
| 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 |
| 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。 | 4 | |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 4 | |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 4 | 前3 |
| 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 | 40 | 30 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 30 | 20 | 20 | 70 |
| 専門的能力 | 10 | 5 | 10 | 25 |
| 分野横断的能力 | 0 | 5 | 0 | 5 |