1. 対称性の良い電荷分布に対する電場・電位を計算できる。
2. 直流回路に対してキルヒホッフの法則を用いた計算ができる。
3. コンデンサー・コイルに関する計算ができる。
概要:
電磁気学は、今後電気化学や量子論を学ぶために必要とする重要な知識である。しかしそれを学ぶためには、基礎的な数学の知識を必要とする。例えば電場や磁場の計算にはベクトル、電磁気の法則では微分や積分、さらにそのための初頭関数に関する知識などである。従って、本科目では先ずベクトル、指数関数、対数関数に関する復習、次に微分・積分の復習を行う。その後、それらを用いて電場と電位、電流と磁場、電磁誘導や交流の学習へと進んでいく。
授業の進め方・方法:
前期の数学の復習に関する授業では、まず最初に各回の復習内容を説明した後、演習を行っていく。後期から、電磁気学に関することを次の順で学ぶ。なお、頻繁に小テストを行う。
先ずクーロンの法則をもとに電場と電位、応用としてコンデンサーについて学ぶ。
次にオームの法則、キルヒホッフの法則をもとに電流と回路について学ぶ。
その後、ビオ・サバールの法則をもとに電流と磁場の関係について学ぶ。
最後にファラデーの電磁誘導の法則をもとに電磁誘導、および交流について学ぶ。
注意点:
本科目で指定した教科書に加え、今まで用いてきた数学や物理の検定教科書も良く読んで、学習していくこと。また、小テストも頻繁に行うので、必ず予習・復習を行うこと。
| 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 | 累乗根の意味を理解し、指数法則を拡張し、計算に利用することができる。 | 3 | |
| 指数関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。 | 3 | |
| 指数関数を含む簡単な方程式を解くことができる。 | 3 | |
| 対数の意味を理解し、対数を利用した計算ができる。 | 3 | |
| 対数関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。 | 3 | |
| 対数関数を含む簡単な方程式を解くことができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 平面および空間ベクトルの内積を求めることができる。 | 3 | |
| 簡単な場合について、関数の極限を求めることができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 積・商の導関数の公式を用いて、導関数を求めることがができる。 | 3 | |
| 合成関数の導関数を求めることができる。 | 3 | |
| 極値を利用して、関数の最大値・最小値を求めることができる。 | 3 | |
| 2次の導関数を利用して、グラフの凹凸を調べることができる。 | 3 | |
| 自然科学 | 物理 | 電気 | 導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。 | 3 | 後4 |
| 電場・電位について説明できる。 | 3 | 後3 |
| クーロンの法則が説明できる。 | 3 | 後1 |
| クーロンの法則から、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。 | 3 | 後1 |
| オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 3 | 後7 |
| 抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。 | 3 | 後7 |
| ジュール熱や電力を求めることができる。 | 3 | 後7 |