到達目標
１．ベクトル解析に関する各種計算／理論が理解でき、これらに関する計算ができ、さらにこれらを活用することができる
２．静電場に関する各法則やその根幹となるMaxwell方程式に関する各種計算／理論が理解でき、これらに関する計算ができ、さらにこれらを活用できる
３．電流やそれに誘起される磁界及び磁性体等に関するに関する各種計算／理論が理解でき、これらに関する計算ができ、さらにこれらを活用できる
４．空間を振動する電界や磁界、及びそれから導かれる電磁波の方程式に関する各種計算／理論が理解でき、これらに関する計算ができ、さらにこれらを活用できる
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 |
| ベクトル解析に関する各種計算／理論が理解でき、これらに関する計算ができ、さらにこれらを活用することができる | ベクトル解析に関する応用計算ができ、さらにこれらを活用することができる | ベクトル解析に関する標準的な理解や計算ができる。 | ベクトル解析に関する基礎的なな理解や計算ができない。 |
| 静電場に関する各法則やその根幹となるMaxwell方程式に関する各種計算／理論が理解でき、これらに関する計算ができ、さらにこれらを活用できる | 静電場に関する各法則やその根幹となるMaxwell方程式に関する応用計算ができ、さらにこれらを活用することができる | 静電場に関する各法則やその根幹となるMaxwell方程式に関する標準的な理解や計算ができる | 静電場に関する各法則やその根幹となるMaxwell方程式関する基礎的な理解や計算ができない |
| 電流やそれに誘起される磁界及び磁性体等に関するに関する各種計算／理論が理解でき、これらに関する計算ができ、さらにこれらを活用できる | 電流やそれに誘起される磁界及び磁性体等に関する応用計算ができ、さらにこれらを活用することができる | 電流やそれに誘起される磁界及び磁性体等に関する標準的な理解や計算ができる | 電流やそれに誘起される磁界及び磁性体等に関する基礎的な理解や計算ができない |
| 空間を振動する電界や磁界、及びそれから導かれる電磁波の方程式に関する各種計算／理論が理解でき、これらに関する計算ができ、さらにこれらを活用できる | 空間を振動する電界や磁界、及びそれから導かれる電磁波の方程式に関する応用計算ができ、さらにこれらを活用することができる | 空間を振動する電界や磁界、及びそれから導かれる電磁波の方程式に関する標準的な理解や計算ができる | 空間を振動する電界や磁界、及びそれから導かれる電磁波の方程式に関する基礎的な理解や計算ができない |
学科の到達目標項目との関係
1
説明
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JABEE D-2
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教育方法等
概要:
まず今まで電磁気学１～２で学んできた電磁気学についてベクトル解析の技法を駆使して再構築、特に微分形の視点と積分形の視点の両方からの立場を明確にしながら再構築をおこなう。その後新しい観点であるスカラーポテンシャル／ベクトルポテンシャル、変位電流等の概念を駆使しながら電流による磁界や磁界中の電流の受ける力、電磁誘導等の再考察をおこなう。最終的にはMaxwell方程式や振動する電磁場の概念及び電磁波等について内容を十分に理解し、明確に概念を把握し関連する計算問題（含：応用問題）が解けることを目的とする。
授業の進め方・方法:
教科書に沿って講義を行う。教科書の内容で十分でない場合には、適宜補助プリントや教材を配布する。理解度を確認するために演習問題などの課題を与える。
注意点:
中間試験４０％、期末試験４０％、ノート課題＆課題レポート＆小テスト２０％の合計評価とする。
中間試験と期末試験の総合再試験を１回実施する。
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
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
今までの電磁気学の内容の総括とベクトルの演算（１）
内積と外積 |
今までの電磁気学の内容を理解しベクトルの演算（内積と外積）を理解し、それらの計算ができる。
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| 2週 |
ベクトルの演算（２）Maxwell方程式とは？
∇とは？（内積や外積との関係。div、grad、rot（curl）とは） |
4つのMaxwell方程式の概念が大まかに理解でき、∇やdiv、grad、rot（curl）の関係を理解でき、これらの計算ができる。
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| 3週 |
ベクトルの演算（３）div、grad、rotを具体的な場（ベクトル場、スカラー場）のイメージから計算／考察する。 |
具体的な場（ベクトル場、スカラー場）のイメージや式からdiv、grad、rotの各値を計算／考察出来る。
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| 4週 |
ガウスの法則／ガウスの発散定理を理解し、Maxwell方程式（No.1) divD=ρ を導出する。 |
ガウスの法則／ガウスの発散定理に関する計算や divD=ρ を導出する計算ができる。
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| 5週 |
電界Eや電位V及び電気力線の概念を理解／再確認し、E＝－gradVの式を理解する。 |
電界Eや電位V及び電気力線の概念を理解／再確認し、E＝－grad Vの式を理解し、これらに関する計算ができる。
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| 6週 |
ストークスの定理とそれから導かれる静電界における rotE=０の式 |
ストークスの定理とそれから導かれる静電界における rotE=０の式の計算ができる。
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| 7週 |
導体に関する電界や電位／静電遮蔽 |
導体に関する各種計算ができる。
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| 8週 |
コンデンサーと静電エネルギー／誘電体 |
各種コンデンサーや静電エネルギーの計算や各種誘電体に関する計算ができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
定常電流が作る世界／電流密度／Maxwell方程式
divB=0とrotH=ｉ＋dD／dt の導出と理解
磁束（及び磁束密度）と磁性体 |
定常電流の3種類の表現やMaxwell方程式
divB=0とrotH=ｉ＋dD／dt の導出計算やこれらを用いた計算がができること。磁性体に関する計算ができること
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| 10週 |
ビオサバールの法則とベクトルポテンシャル（スカラーポテンシャルとの比較） |
ビオサバールの法則とベクトルポテンシャルの導出計算ととこれらを用いた計算ができること
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| 11週 |
アンペールの力とローレンツ力 |
アンペールの力とローレンツ力に関する計算ができること
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| 12週 |
変位電流／アンペール・マクスウェルの法則／電磁誘導の法則 |
変位電流を理解しこれに関する計算ができる。
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| 13週 |
Maxwellの方程式 rotE＝－ｄB／dt
時間変化する電界と磁界の相互関係 |
rotE＝－ｄB／dt及び時間変化する電界と磁界に関する関係が導出出来ると同時にこれらに関する計算ができること
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| 14週 |
電磁波（１）波動方程式 |
電磁波の波動方程式に関連する計算ができること。
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| 15週 |
電磁波（２）電磁波の方程式とポインティングベクトルとエネルギーの流れ |
エネルギーの流れとポインティングベクトルについて理解しこれに関する計算ができる。
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| 16週 |
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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 | 前1,前2,前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 | 前1,前2,前3,前4,前5,前6,前10 |
| 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 | 前1,前2,前3,前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 | 前1,前5,前7,前10 |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 4 | 前8 |
| 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 | 前8 |
| 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 | 前8 |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 4 | 前8,前15 |
| 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 | 前1,前9,前10 |
| 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 | 前1,前9,前10,前11 |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 4 | 前1,前5,前9,前11 |
| ローレンツ力を説明できる。 | 4 | 前1,前9,前11 |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 4 | 前1,前9,前10 |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 4 | 前9,前15 |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 4 | 前1,前5,前9,前12 |
| 自己誘導と相互誘導を説明できる。 | 4 | 前1,前12 |
| 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 | 前1,前12 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | 課題レポート | 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 |