概要:
誘電体中の電界、電位の計算法について学ぶ。また、ビオサバールの法則、アンペアの周回積分の法則、ファラデーの電磁誘導の法則など磁界に関する種々の法則について学ぶ。
授業の進め方・方法:
教科書にしたがい法則等の説明、例題を使った解説を行う。また、レポートにより理解を深める。
注意点:
予習・復習をすること。理解度の確認のため、演習・レポート課題を課すので、有効に活用すること。
誘電体中の電界を求める場合には必ず図を書く習慣を身に付けること。前年度学んだガウスの法則を使って電界を求められるようにしっかりと復習をしておくこと。
磁界の解析を行う場合にも必図を書く習慣を身につけること。また、右ねじ則やフレミングの右手・左手則は繰り返し自分の手を使って問題を解くことで身につけるようにすること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
誘電体① |
誘電体、分極、誘電体中の電界について説明でき、問題を解くことができる。
誘電体中の電束密度と電界の強さについて説明でき、問題を解くことができる。
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| 2週 |
誘電体② |
ガウスの法則を用いて誘電体中の電束密度と電界の強さを求めることができる。
誘電体中の電荷間に働く電気力について説明でき、問題を解くことができる。
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| 3週 |
誘電体③ |
２種類の誘電体の境界面における電束と電界について説明でき、問題を解くことができる。
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| 4週 |
誘電体④ |
誘電体中に蓄えられるエネルギーについて説明でき、問題を解くことができる。
誘電体を満たした平行平板コンデンサの電極間に働く力について説明でき、問題を解くことができる。
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| 5週 |
磁界① |
磁気現象、磁力線、磁束、磁界の強さ、磁束密度が理解できる。
アンペアの右ねじの法則が理解できる。
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| 6週 |
磁界②
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ビオ・サバールの法則が理解できる。
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| 7週 |
磁界③
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アンペアの周回積分の法則が理解できる。
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| 8週 |
磁界④ |
磁界中の電流（運動電荷）の受ける力を理解するとともに電流間に働く電磁力が理解できる。
電磁力による仕事が理解できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
演習
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誘電体中の電界および真空中の磁界に関する基礎的な問題を解くことができる。
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| 10週 |
電磁誘導①
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ファラデーの法則が理解できる。
交流発生のしくみが理解できる。
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| 11週 |
電磁誘導② |
速度起電力が理解できる。
電気・機械エネルギー変換、うず電流が理解できる。
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| 12週 |
インダクタンス① |
自己・相互インダクタンスが理解できる。
相互インダクタンスと自己インダクタンスとの関係が理解できる。
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| 13週 |
インダクタンス② |
インダクタンスの接続について理解できる。
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| 14週 |
インダクタンス③ |
インダクタンスの計算法が理解できる。
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| 15週 |
演習 |
磁界に関する種々の演習問題を解くことができる。
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| 16週 |
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| 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 | 数学 | 数学 | 数学 | 2点間の距離を求めることができる。 | 4 | |
| ベクトルの定義を理解し、ベクトルの基本的な計算(和・差・定数倍)ができ、大きさを求めることができる。 | 4 | |
| 平面および空間ベクトルの成分表示ができ、成分表示を利用して簡単な計算ができる。 | 4 | |
| 平面および空間ベクトルの内積を求めることができる。 | 4 | |
| 微分係数の意味や、導関数の定義を理解し、導関数を求めることができる。 | 4 | |
| 三角関数・指数関数・対数関数の導関数を求めることができる。 | 4 | |
| 不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。 | 4 | |
| 定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。 | 4 | |
| 分数関数・無理関数・三角関数・指数関数・対数関数の不定積分・定積分を求めることができる。 | 4 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電磁気 | 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 | |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 4 | |
| ローレンツ力を説明できる。 | 4 | |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 4 | |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 4 | |
| 自己誘導と相互誘導を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |