到達目標
・ 空間座標の概念を理解する。
・ 三次元のベクトル演算によって電気磁気現象を説明できる
・ 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 |
| 空間座標の概念を理解する。 | 空間座標の概念を充分に理解する。 | 空間座標の概念を理解する。 | 空間座標の概念を理解できない。 |
| 三次元のベクトル演算によって電気磁気現象を説明できる | 三次元のベクトル演算によって電気磁気現象を充分に説明できる | 三次元のベクトル演算によって電気磁気現象を説明できる | 三次元のベクトル演算によって電気磁気現象を説明できない |
| 評価項評価項目2マクスウェル方程式の解釈ができる目3 | マクスウェル方程式の解釈が充分にできる | 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もとに、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を理解することを目標とする。この目標を達成するため、演習形式で授業を進める。
授業の進め方・方法:
自主学習の内訳
・予習・復習 ：30時間( 2時間×15回 )
・レポート課題 ：15時間( 1時間×15回 )
・定期試験準備 ：15時間
評価方法
・練習問題の解答状況(30％)、
・3回の定期試験の成績(70％)
を総合して評価する。60点以上(100点満点)を合格とする。
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。大学院進学希望者の院試対策として受講することも望ましい。
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 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ベクトル解析 |
3種類の三次元座標系におけるベクトルの表記法と加減算、スカラ乗除算について理解する
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| 2週 |
クーロンの法則・電界強度 |
電荷間に働く力を求め、様々な電荷分布における電界の計算を行う
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| 3週 |
電束とガウスの法則 |
電気力線の分布を解析する
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| 4週 |
ベクトルの発散 |
ベクトル演算のひとつである発散という概念について物理的な意味も含めて検討する
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| 5週 |
第1回試験 |
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| 6週 |
静電界におけるエネルギーと電位 |
電荷の移動に伴う仕事を計算し、電位の関係を論述する
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| 7週 |
電流、電流密度および導体
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運動電荷を電流密度という概念で表し、導体における伝導度の計算から抵抗値を求め、オームの法則の一般形を理解する
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| 8週 |
静電容量と誘電体
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分極の考え方から静電容量の概念を理解する
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| 4thQ |
| 9週 |
静電容量と電界
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誘電体における静電容量の計算を行い、コンデンサ内部での電界、電束密度を求める
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| 10週 |
第2回試験 |
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| 11週 |
アンペアの法則と磁界 |
ベクトルの回転としてビオサバールの法則からアンペアの法則を導出し、磁束密度の概念を理解する
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| 12週 |
磁界中の力とトルク |
電流の磁気作用として発生する力を計算する
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| 13週 |
インダクタンスと磁気回路 |
電流の磁気作用としてインダクタンスの計算を行う
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| 14週 |
変位電流と誘導起電力・マクスウェル方程式 |
マクスウェル方程式を導出する上で重要な時間項の取り扱いを論ずる
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| 15週 |
第3回試験 |
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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 |
評価割合
| 試験 | 練習問題の解答状況 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 30 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |