到達目標
1. 電気・磁気についての基礎的な物理法則を理解する。
2. 具体的な電気・磁気に関する問題を解くことができる。
3. 身の回りの現象との関係を電磁気学的に理解できる。
4. 電磁気学の知識を日常生活に生かす技術と態度を身につける。
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 |
ガウスの法則と応用 | 電荷分布が既知の系に対し、基本法則を用いて様々な物理量の計算・説明ができる | 対称性ごとのガウスの法則を覚えており、これを用いて物理量が計算できる | ガウスの法則を理解しておらず、簡単な問題を解くことができない |
キルヒホッフの法則と応用 | キルヒホッフの法則を用いて任意の回路の電位・電流などの物理量を計算できる | キルヒホッフの法則を用いて簡単な回路の電位・電流などの物理量を計算できる | キルヒホッフの法則を理解しておらず、簡単な問題を解くことができない |
電場から受ける力とローレンツ力 | 任意の系での荷電粒子が電磁場から受ける力を計算することができ、基本法則を用いて説明できる | 荷電粒子が電場・磁場から受ける力を計算することができる | 荷電粒子が電場・磁場から受ける力を計算できない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電磁気学の基礎・仕組みを学び、生物学的・化学的な反応において重要な電気・磁気についての考え方を理解する。さらに物理学的視点から物事を観察・分析できる能力を養う。
授業の進め方・方法:
授業は講義形式で進める。理解を深めるために適宜演習や実験を行い、レポート課題を課す。授業の進行は基本的に教科書に従うが、より高度な内容を適宜盛り込む。物理学は、講義を聴くだけでは理解しにくいため、自ら考え自ら手を動かすことが必要となる。身近な現象や日常的に使っている機器の原理を知ることも理解につながるため、身の回りの現象に興味を持ち観察することも重要である。
注意点:
中間試験45%、期末試験45%、レポート10%で評価を行う。
60点以上を合格とし、60点未満の者に対して再試を行う。
次回の授業範囲を予習し、専門用語の意味等を理解しておくこと。
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 |
電荷と静電気力 |
電荷、静電気力について説明できる
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2週 |
静電誘導・誘電分極 |
静電誘導・誘電分極について説明できる
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3週 |
電界とクーロンの法則 |
電界とクーロンの法則を説明できる
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4週 |
電気力線とガウスの法則 |
電気力線を書くことができる ガウスの法則を用いて電場を求めることができる
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5週 |
電位 |
電位を求めることができる
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6週 |
導体と電界・電位 |
電場中に導体を入れたときの電場の様子を説明できる
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7週 |
コンデンサーの電気容量と静電エネルギー |
電気容量と静電エネルギーを求めることができる
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8週 |
コンデンサーの接続 |
並列、直列に接続したときの合成容量を求めることができる
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2ndQ |
9週 |
電流・抵抗とオームの法則 |
電流、電位、抵抗の関係を理解する
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10週 |
電力・ジュール熱 |
ジュール熱の説明・計算ができる
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11週 |
直流回路 |
電圧降下や合成抵抗の説明ができる
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12週 |
電流・電圧・抵抗の測定方法 |
電流計・電圧計の仕組みを理解する
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13週 |
キルヒホッフの法則 |
キルヒホッフの法則を説明できる
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14週 |
抵抗とコンデンサーを含む回路 |
抵抗とコンデンサーを含む回路に流れる電流を計算できる
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15週 |
半導体 |
半導体の仕組みについて説明できる
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16週 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
磁気力 |
磁気力について理解する
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2週 |
磁界・磁力線 |
磁界・磁力線の説明ができる
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3週 |
電流がつくる磁界 |
電流がつくる磁界を求めることができる
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4週 |
電流が磁界から受ける力 |
フレミングの左手の法則を説明でき、力の大きさを求めることができる
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5週 |
磁束密度と磁性体 |
磁束密度と磁性体の説明ができる
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6週 |
ローレンツ力と粒子の運動 |
荷電粒子が磁場から受ける力と電流が磁界から受ける力を関連付けて理解できる また、ローレンツ力を用いてそれらの運動を計算できる
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7週 |
電磁誘導の法則 |
電場と磁場の関係について理解する
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8週 |
誘導起電力 |
電場と磁場の関係について理解し、説明できる
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4thQ |
9週 |
自己誘導と相互誘導 |
誘導起電力について理解し、応用した考え方ができる
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10週 |
交流の発生、抵抗に流れる交流 |
誘導起電力の計算ができる 実効値について理解する
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11週 |
コンデンサーやコイルに流れる交流 |
電流・電圧などの位相のズレを基本原理から求めることができる
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12週 |
RLC回路 |
基本原理、実効値の定義を用いて回路のインピーダンス等の物理量を求めることができる
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13週 |
共振回路 |
固有周波数、共振について説明できる
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14週 |
電気振動 |
電気振動の説明ができる
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15週 |
電磁波 |
電磁波の種類と性質について理解する
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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 |
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。 | 3 | |
クーロンの法則が説明できる。 | 3 | |
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 | |
電場・電位について説明できる。 | 3 | |
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 | |
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 | |
ジュール熱や電力を求めることができる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 90 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 100 |
基礎的能力 | 90 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 100 |
専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |