到達目標
1. クーロンの法則により電荷に働く力を計算できること。
2. ガウスの定理等により、電界を計算できること。
3. 電位や電位差を計算できること。
4. 静電容量や蓄えられているエネルギーを計算できること。
5. 異なる誘電体を含む場合に、電束密度、電界、電位差等を計算できること。
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 | クーロンの法則に関する複雑な問題を解くことができる | クーロンの法則に関する単純な問題を解くことができる | クーロンの法則の問題の計算ができない |
評価項目2 | 電界に関する複雑な問題を解くことができる | 電界に関する単純な問題を解くことができる | 電界の計算ができない |
評価項目3 | 電位や電位差に関する複雑な問題を解くことができる | 電位や電位差に関する単純な問題を解くことができる | 電位や電位差の計算ができない |
評価項目4 | 静電容量や蓄えられているエネルギーに関する複雑な問題を解くことができる | 静電容量や蓄えられているエネルギーに関する単純な問題を解くことができる | 静電容量や蓄えられているエネルギーの計算ができない |
評価項目5 | 異なる誘電体を含む場合の、電束密度、電界、電位差等の複雑な問題を解くことができる | 異なる誘電体を含む場合の、電束密度、電界、電位差等の単純な問題を解くことができる | 異なる誘電体を含む場合の、電束密度、電界、電位差等の計算ができない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電荷によって生ずる電界や電束を、電気力線や電束を表す仮想の線で表現し、ガウスの定理を用いて計算する。また、力で定義される電界とエネルギーで定義される電位を、微分・積分を用いて相互に関係づけ、導体を含む系の電界と電位から、コンデンサの静電容量とこれに蓄えられるエネルギーを導出する。誘電体の分極と、静電容量、誘電率・比誘電率の関係を明らかにする。
授業の進め方・方法:
板書を中心に行う。小テスト、課題の提出を求める。
注意点:
電磁気学は電気工学の基礎となる原理や法則をまとめたものです。したがって、その内容は電気工学を学ぶ者として、どうしても身につけておく必要があります。特に、電界、電位、静電容量などの物理量の意味をしっかりと身につけて、自分自身の言葉でその説明ができるように心がけて下さい。
この科目は4年の「電磁気学 2」に続き、また、5年の「電力工学 B」では、送電線の放電現象と静電容量の計算に必要です。また、多くの大学、専攻科の電気系学科等への進学に際し、その学力試験には電磁気学が課せられています。本科目は、無線従事者・電気工事士・電気主任技術者関連科目です。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
電荷、電荷間の力、クーロンの法則 |
1
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2週 |
電界の定義 |
1,2
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3週 |
電気力線による電界の表し方 |
2
|
4週 |
ガウスの定理 |
2
|
5週 |
電荷が球状に分布している場合の電界計算 |
2
|
6週 |
電荷が円筒状に分布している場合の電界計算 |
2
|
7週 |
電荷が無限平面状に分布している場合の電界計算 |
2
|
8週 |
静電誘導 |
1
|
2ndQ |
9週 |
平行平板導体の電界 |
2
|
10週 |
誘電体と誘電率(1) |
2
|
11週 |
誘電体と誘電率(2) |
2
|
12週 |
電束密度と電界の関係 |
2
|
13週 |
電束密度とガウスの定理 |
2
|
14週 |
前期の復習 |
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15週 |
期末試験 |
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16週 |
試験返却と総まとめ |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
異なる誘電体を含む場合の電束密度、電界の計算(1) |
5
|
2週 |
異なる誘電体を含む場合の電束密度、電界の計算(2) |
5
|
3週 |
電位と電位差 |
3
|
4週 |
真空の場合の電位、電位差の計算 |
3
|
5週 |
誘電体を含む場合の電位、電位差の計算 |
5
|
6週 |
電位差と電界の関係 |
2,3
|
7週 |
電気影像法 |
1,2
|
8週 |
静電容量 |
4
|
4thQ |
9週 |
静電容量とコンデンサの接続 |
4
|
10週 |
コンデンサに蓄えられるエネルギー |
4
|
11週 |
静電容量の計算(1)平行板 |
4
|
12週 |
静電容量の計算(2)同心球、同心円筒 |
4
|
13週 |
点電荷による電位の重ね合わせ |
3
|
14週 |
磁性体と磁化、及び、磁束密度(1) |
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15週 |
磁性体と磁化、及び、磁束密度(2) |
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16週 |
金属の電気的性質 |
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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 | 電荷及びクーロンの法則を説明でき、点電荷に働く力等を計算できる。 | 4 | |
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 | |
導体の性質を説明でき、導体表面の電荷密度や電界などを計算できる。 | 4 | |
誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 4 | |
静電容量を説明でき、平行平板コンデンサ等の静電容量を計算できる。 | 4 | |
コンデンサの直列接続、並列接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。 | 4 | |
静電エネルギーを説明できる。 | 4 | |
磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 4 | |
電子工学 | 金属の電気的性質を説明し、移動度や導電率の計算ができる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | 小テスト・課題提出 | 合計 |
総合評価割合 | 70 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 70 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |