到達目標
1. クーロンの法則、電界や電位、電気力線、ガウスの法則、およびこれらに関しての数学的取り扱いであるベクトル演算を説明でき、これらを用いた計算ができる。
２．導体の性質、不導体（誘電体）の性質、電束及び分極現象を説明でき、これらに関する計算ができる。
３．静電容量やコンデンサーの接続、静電エネルギーが説明でき、電気容量や、合成容量および静電エネルギー量が計算できる。
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 |
| １．クーロンの法則、電界や電位、電気力線、ガウスの法則、およびこれらに関しての数学的取り扱いであるベクトル演算を説明でき、これらを用いた計算ができる | クーロンの法則、電界や電位、電気力線、ガウスの法則、およびこれらに関しての数学的取り扱いであるベクトル演算を理解でき、応用問題も含むこれらを用いた計算のほとんどを解くことができる | クーロンの法則、電界や電位、電気力線、ガウスの法則、およびこれらに関しての数学的取り扱いであるベクトル演算の基礎を理解でき、基本的問題のほとんどを解くことができる | クーロンの法則、電界や電位、電気力線、ガウスの法則、およびこれらに関しての数学的取り扱いであるベクトル演算を理解しておらず、これらの問題の解法を理解していない。 |
| ２．導体の性質、不導体（誘電体）の性質、電束及び分極現象を説明でき、これらに関する計算ができる。 | 導体の性質、不導体（誘電体）の性質、電束及び分極現象を説明でき、これらに関する応用問題も含めたほとんどを解くことがができる。 | 導体の性質、不導体（誘電体）の性質、電束及び分極現象の基礎を理解でき、これらに関する基本的問題をのほとんどを解くことが出来る。 | 導体の性質、不導体（誘電体）の性質、電束及び分極現象を理解しておらず、これらに関する基本的問題について理解／解くことが出来ない |
| ３．静電容量やコンデンサーの接続、静電エネルギーが説明でき、電気容量や、合成容量および静電エネルギー量が計算できる。 | 静電容量やコンデンサーの接続、静電エネルギーが説明でき、電気容量や、合成容量および静電エネルギー量に関する問題について応用問題も含めほとんどを計算することができる。 | 静電容量やコンデンサーの接続、静電エネルギーの基礎を理解でき、電気容量や、合成容量および静電エネルギー量に関する問題について追基礎的問題のほとんどを計算することができる。 | 静電容量やコンデンサーの接続、静電エネルギーの基礎を理解できず、電気容量や、合成容量および静電エネルギー量に関する問題について計算することができない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電気あるいは磁気は直接我々の目で見ることができず、抽象的に考え数式に頼ることが多いため、理解しにくい学問のように考えがちであるが、きわめて簡単な現象から取り上げて、それを十分に理解し、明確な概念を把握し、複雑な問題に進むようにして取り組みやすくしていく。
そして、電気電子工学全部門の履修の基礎を養うことをその目的とする。
授業の進め方・方法:
講義を主体として、また必要に応じてその理解を深めるため適宜演習や小テストを行う。
また内容に応じて数回のレポート課題を課す。
当科目は数年にわたって行う一連の電気磁気学の基礎となる第一歩の科目であり、その理解は大変重要である。電気磁気学は多岐にわたる広範囲な内容を一つずつ積み上げながら学ぶ科目であり、前回の講義の内容が今回の講義の基礎となる。その意味で日々の学習は大変重要である。これらのことに留意して予習・復習を十分行った上で講義に臨んでほしい。
注意点:
中間試験４０％、期末試験４０％、レポートや演習・小テスト２０％の合計評価とする。
中間試験および期末試験の総合再試験を一回のみ行う。
評価基準：60点以上を合格とする。
指定した教科書のページを事前に読んでおくこと。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
電荷 |
電荷の概念を理解でき、電荷に関する具体的な計算が出来る。
|
| 2週 |
クーロンの法則 |
クーロンの法則を理解し、電荷間にはたらく力についての計算が出来る。
|
| 3週 |
電界 |
仮想的概念である電界について説明でき、これらに関する計算ができる。
|
| 4週 |
電気力線と電束線 |
電気力線や電束線の概念や性質を説明でき、これらを用いた計算ができる。
|
| 5週 |
ガウスの法則（Ⅰ） ガウスの法則とは |
ガウスの法則を説明できる。
|
| 6週 |
ガウスの法則（Ⅱ） ガウスの法則を用いた電界の計算 |
ガウスの法則を説明でき、各種電界の計算などに用いることができる。
|
| 7週 |
電位：その考え方 |
電位の概念や性質を説明でき、これらを用いた計算ができる。
|
| 8週 |
導体及び導体表面の性質／等電位面 |
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。
|
| 4thQ |
| 9週 |
帯電した導体の性質、静電遮蔽・静電誘導と誘電分極 |
静電誘導や誘電分極及び静電遮蔽を説明できる。
|
| 10週 |
静電容量の考え方と誘電率および比誘電率 |
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。
|
| 11週 |
静電エネルギー |
静電エネルギーを説明でき、これらに関する計算が出来る。
|
| 12週 |
複数のコンデンサーの接続 |
静電容量の接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。
|
| 13週 |
コンデンサーを含む回路の考え方 |
コンデンサーを含む回路についてその性質を理解し、各種計算が出来る。
|
| 14週 |
ベクトル解析の基礎（Ⅰ）内積と外積 |
電気磁気学の数学的基礎である内積と外積の概念を理解し、各種計算ができる。
|
| 15週 |
ベクトル解析の基礎（Ⅱ）ベクトル積の応用 |
内積や外積を基盤とする各種計算や証明ができる。
|
| 16週 |
|
|
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 |
| 基礎的能力 | 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。 | 4 | 後8 |
| 電場・電位について説明できる。 | 4 | 後3 |
| クーロンの法則が説明できる。 | 4 | 後2 |
| 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。 | 4 | 後2 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 2 | 後1,後7,後13 |
| 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。 | 2 | 後1,後2 |
| 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。 | 2 | 後3,後4,後7 |
| 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。 | 2 | 後5,後6 |
| 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。 | 2 | 後8 |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 2 | 後9 |
| 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。 | 2 | 後10 |
| 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。 | 2 | 後12,後13 |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 2 | 後11 |
| 電子工学 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 2 | 後1 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポートや演習・小テスト | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |