応用電磁気学

科目基礎情報

学校 久留米工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 応用電磁気学
科目番号 6S21 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 機械・電気システム工学専攻(制御情報工学コース) 対象学年 専1
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 大木義路編「EEText電磁気学」オーム社
担当教員 平川 靖之

目的・到達目標

1.ベクトル解析の基本を理解できる
2.偏微分方程式を基礎とした電磁界の解法を理解できる
3.代表的な電磁気学の問題を影像法や仮想変位法等により解決できる

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
ベクトル解析ベクトル解析に習熟しより高度な問題を解くことができるベクトル解析の基本問題を解くことができるベクトル解析の基本問題を解くことができない
偏微分方程式による電磁界の解法より高度な電磁界の問題を解くことができる基本的な電磁界の問題を解くことができる基本的な電磁界の問題を解くことができない
影像法や仮想変位法等による解法複雑な問題に解法を適用して解決できる基本的な問題に解法を適用して解くことができる基本的な問題を解くことができない

学科の到達目標項目との関係

JABEE C-1 説明 閉じる

教育方法等

概要:
本科での電磁気学を修得した学生を対象に,より高度な電磁気学の入門として開講する。クーロンの法則,ガウスの法則などの基本法則からそれらの集大成であるマクスウェルの方程式までを例題を豊富にとりあげることにより理解を深める.
授業の進め方と授業内容・方法:
主に板書により授業を進める。また、適宜、演習問題を配布し、それまでの講義の内容の復習を行う。
原則対面授業等するが、やむを得ない状況の場合には遠隔授業とすることもある。
注意点:
試験点数配分:期末試験100%を原則とする(その他に演習課題が30%。評価割合を参照のこと)。
評価基準:60点以上を合格とする。
再試験は原則行わないが、必要があれば学年末に1回のみ実施する。毎授業後に課す課題は、次回授業開始時にレポートして提出すること。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 ベクトル解析(内積・外積) ベクトルの内積、外積を計算できる。
2週 ベクトル解析(微分・積分) ベクトルの微分・積分を計算できる。
3週 ベクトル解析(勾配・発散・回転) ベクトルの勾配・発散・回転を計算できる。
4週 真空中の導体系の静電界(影像法の原理) 影像法の考え方を理解できる。
5週 真空中の導体系の静電界(影像法演習問題) 影像法による解法を適用できる。
6週 誘電体と静電界(境界条件) 誘電体における静電界の境界条件を説明できる。
7週 磁性体(境界条件) 磁性体における境界条件を説明できる。
8週 境界条件演習問題 様々な境界条件を利用する演習問題を解くことができる。
4thQ
9週 電界の力とエネルギー(仮想変位の原理) 仮想変位法の原理を理解することができる。
10週 電界の力とエネルギー(仮想変位演習問題) 仮想変位法の原理を様々な問題に適用することができる。
11週 マクスウェルの方程式(変位電流・微分形・積分形) マクスウェルの方程式に使われる変位電流と、微分形・積分形があることを説明できる。
12週 マクスウェルの方程式(波動方程式・拡散方程式) マクスウェルの方程式から、波動方程式、拡散方程式が導かれることを理解できる。
13週 マクスウェルの方程式(ポインティングベクトル) マクスウェルの方程式からポインティングベクトルが導かれることを理解できる。
14週 マクスウェルの方程式(表皮効果) マクスウェルの方程式から表皮効果が導かれることを理解できる。
15週 マクスウェルの方程式(電磁波) 電磁波を説明できる。
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
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後5
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後5
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後5
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後5
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

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオ課題演習合計
総合評価割合70000030100
基礎的能力0000000
専門的能力70000030100
分野横断的能力0000000