到達目標
磁性体の性質について理解できる
磁気回路の概念が説明できる
変位電流とマクスウェル方程式の解釈ができる
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 | 電磁力の発生機構を理解する | 電磁力の発生機構を理解する | 電磁力の発生機構を理解しない |
| 評価項目2 | 磁性体と磁気回路の概念が説明できる | 磁性体と磁気回路の概念が説明できる | 磁性体と磁気回路の概念が説明できない |
| 評価項目3 | 時間的に変動する磁界による電界の作用を把握する | 時間的に変動する磁界による電界の作用を把握する | 時間的に変動する磁界による電界の作用を把握しない |
| 評価項目4 | マクスウェル方程式の解釈ができる | マクスウェル方程式の解釈ができる | マクスウェル方程式の解釈ができない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電気磁気学は19世紀にファラデーにより現象論として整備され、マクスウェルにより４つの方程式として数学的に体系化された。電気・電子工学の根幹を 受け持つ本教科では、ベクトル解析と空間座標の基礎知識を学び、3次元的な大きさと方向を持つ量としての電気磁気現象理解の根本とする。3年の「基礎電気磁気学」で学んだ基礎的な事項を元にして、本講では，インダクタンスの計算、磁性体の基本的な性質の把握、磁気回路の計算、変位電流とマクスウェルの方程式の基本的な理解を目標とする。
授業の進め方・方法:
学習目標が達成され，電気磁気学に関する基礎的な原理の理解と工学的考察を行う能力があるか否かを評価する．
成績は学習目標の達成度を中間試験と期末試験90％，レポート10％の割合で評価し、60点以上(100点満点)を合格とする。
原則として再試験は行わない．
注意点:
電気磁気学は数学の概念を工学現象の説明に見事に反映することができる体系である。基礎的な事項を「覚える」ことも大切だが、内容を「理解する」ことと「使いこなす」ことが重要である。このためには練習問題や演習に普段から自ら積極的に取り組むことが大切である。また、段階的に進むため、前の部分をおろそかにすると理解が非常に難しくなる。試験前の徹夜の暗記勉強だけでは絶対にできないことを肝に銘じてほしい。逆に授業時間ごとに内容をしっかり把握し、自分のものとしておけば、自然に「優」の評価が得られると思う。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
物質の磁性
物質がどのようにして磁気的性質を帯びるかについて学習する。
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| 2週 |
磁性と磁化の強さ１
磁気双極子モーメントとして磁化を定義し、磁化率・透磁率について理解する
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| 3週 |
磁性と磁化の強さ２
磁気双極子モーメントとして磁化を定義し、磁化率・透磁率について理解する
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| 4週 |
磁化曲線
強磁性体の磁化曲線を調べ、磁化のヒステリシスループについて理解する
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| 5週 |
磁化のエネルギー
磁性体を磁化する際に蓄えられるエネルギーについて、磁化曲線から概念を学ぶ
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| 6週 |
磁気回路1
起磁力・磁気抵抗の定義を説明し、電気回路との相違点も含めて理解する
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| 7週 |
磁気回路2
様々な形状をした実際の磁気回路に適用する。
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| 8週 |
中間試験
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| 4thQ |
| 9週 |
磁束についてのガウスの法則
磁束についてのガウスの法則について学び。積分形と微分形を定義する。
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| 10週 |
棒状磁性体と永久磁石
棒状磁性体の磁化の強さを計算し、永久磁石に適用する
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| 11週 |
変位電流
時間的に変動する電界として変位電流を定義し，マクスウェルの方程式の１つについて学習する．
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| 12週 |
マクスウエルの方程式
電界と磁界が時間的に変動することにより電界と磁界が相互に関係する概念について微分形のマクスウェルの方程式として定義する。
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| 13週 |
波動方程式
マクスウエルの方程式の解について理解する。
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| 14週 |
平面波
3次元自由空間をｚ軸方向に伝搬する平面波について学習する。
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| 15週 |
期末試験
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| 16週 |
演習
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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 | 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 3 | |
| ローレンツ力を説明できる。 | 3 | |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 3 | |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 3 | |
| 自己誘導と相互誘導を説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 小テスト | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 90 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 90 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |