到達目標
１．静電気の基礎を説明できる。
２．電磁界中の電子の運動をニュートンの第2法則を用いて解析できる。
３．静電偏向と電磁偏向の原理を説明できる。
４．荷電粒子の加速器の原理を説明できる。
５．熱電子放出現象の物理現象を説明できる。
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 |
| 到達目標1 | 電荷、電界、電位の物理的意味を理解し、ベクトル演算を用いて導出できる。 | ガウスの法則を用いて電界を導出できる。 | 電荷、電界、電位の物理的意味を説明できない。 |
| 到達目標2 | 電磁界中の電子の運動をニュートンの第2法則を用いて解析できる。 | 電圧、電界、加速度、速度、距離などを計算できる。 | 電圧、電界、加速度、速度、距離などを計算することができない。 |
| 到達目標3 | 静電偏向と電磁偏向における電子の二次元的な原理を説明することができる。 | ベクトルの性質を用いて基礎的な計算ができる。 | 電子や電界や磁界を用いて偏向できることが説明できない。 |
| 到達目標4 | サイクロトロンの原理を説明し、各種物理量を計算できる。 | サイクロトロンの原理は説明できる。 | サイクロトロンの原理が説明できない。 |
| 到達目標5 | 熱電子放出現象の原理が説明でき、二極間の原理も説明できる。 | 熱電子放出現象まで説明できる。 | 熱電子放出現象の原理も二極間の原理も説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
本講義は真空中における電磁界中の電子の運動を解析し、どのような電子機器に応用されているかを説明することを目的とする。エレクトロンの名前の由来から電子の粒子性とド・ブロイの粒子性と波動性の２重性を持つところまでの歴史を述べ、本講義では電子を粒子として取り扱い電磁気学とニュートンの運動方程式を基礎に解析する。
授業の進め方・方法:
注意点:
物理学のニュートン方程式・仕事や電磁気学での電界・電位・ガウスの法則などが基礎知識として必要なので十分に理解しておくこと。
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 |
電子の歴史 |
電子比電荷の測定と電気素量の測定の原理が説明できる。
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| 2週 |
電子の歴史 |
電子の粒子性と波動性の意味が説明できる。
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| 3週 |
静電気の基礎 |
電界と電位、ガウスの法則、ポアソンの方程式が説明できる。
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| 4週 |
静電気の基礎 |
電界と電位、ガウスの法則、ポアソンの方程式が説明できる。
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| 5週 |
電界中の電子の運動 |
平行平板中における電子の運動を解析ができる。
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| 6週 |
電界中の電子の運動 |
平行平板中における電子の運動を解析ができる。
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| 7週 |
電界中の電子の運動 |
平行平板中における電子の運動を解析ができる。
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| 8週 |
後期中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
磁界中の電子の運動 |
磁界中における電子の運動を解析できる。
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| 10週 |
静電偏向と電磁偏向 |
オシロスコープの原理が説明できる。
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| 11週 |
静電偏向と電磁偏向 |
電子の比電荷とローレンツ変換が説明できる。
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| 12週 |
加速器 |
サイクロトロンの原理が説明できる。
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| 13週 |
熱電子放出現象 |
エジソン効果とリチャードソンの式が説明できる。
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| 14週 |
熱電子放出現象 |
二極間特性の現象が説明できる。
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| 15週 |
後期末試験 |
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| 16週 |
答案返却 |
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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
| 定期試験 | 小テスト | レポート・課題 | 発表 | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 20 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 0 | 10 | 0 | 0 | 50 |
| 専門的能力 | 40 | 0 | 10 | 0 | 0 | 50 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |