1. 電荷がもたらす電気現象を説明できる(前期)。
2. 電流がもたらす磁気現象を説明できる(後期3rdQ)。
3. ベクトル場で電気現象を説明できる(後期4thQ)。
概要:
電気磁気学(電磁気学)は、電気ならびに磁気現象を体系的にまとめた物理学の一大分野である。物理学に止まらず、電力工学・電子工学・通信工学など電気に関する工学各分野における最も基礎的な学問であり、その理解は電気系技術者に必須である。エネルギーコースにおいて電気磁気学は、2年生で学んだ「基礎電気磁気学」、本科目、およびこれに続く「電気磁気学II」とを併せて総合的に学習していく。
本科目は、以下に挙げるSDGs (Sustainable Development Goals) に関連するものである。
No. 4 質の高い教育をみんなに
No. 5 ジェンダー平等を実現しよう
No. 7 エネルギーをみんなにそしてクリーンに
No. 9 産業と技術革新の基盤をつくろう
授業の進め方・方法:
教科書を基にしたスライドショー(プリント)形式の講義を行う。適宜、演習問題とレポートを課す。
注意点:
2年生で学んだ「基礎電気磁気学」と数学各科目を十分復習しておくこと。加えて、並行して開講される数学各科目の内容も必要とする場合があるので、その理解に努めておくこと。
レポートは20%の割合で評価する。内容・提出方法は、別途指示する。提出期限は厳守で、遅れた場合は0点評価とする。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
授業概要、静電気力 |
本科目の位置づけ、必要性、到達目標、評価方法などについて理解できること。静電気力について、説明・計算できること。
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| 2週 |
電界 |
電界について、説明・計算できること。
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| 3週 |
電気力線とガウスの法則 |
電気力線とガウスの法則について、説明・計算できること。
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| 4週 |
電位と電位差 |
電位と電位差について、説明・計算できること。
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| 5週 |
静電誘導と静電遮蔽 |
静電誘導と静電遮蔽について、説明できること。
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| 6週 |
静電容量 |
静電容量について、説明・計算できること。
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| 7週 |
これまでの復習 |
これまでの内容について説明できること。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
答案返却と解説、誘電体 (1) |
間違った箇所を理解できる。誘電体について、説明・計算できること。
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| 10週 |
誘電体 (2) |
誘電体について、説明・計算できること。
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| 11週 |
誘電体の静電容量 |
誘電体の静電容量について、説明・計算できること。
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| 12週 |
電界のエネルギー |
電界のエネルギーについて、説明・計算できること。
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| 13週 |
定常電流 |
定常電流について、説明・計算できること。
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| 14週 |
これまでの復習 |
これまでの内容について説明できること。
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
答案返却と解説 |
間違った箇所を理解できること。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ベクトル場の基礎 |
ベクトル場について、説明・計算できること。
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| 2週 |
ビオ・サバールの法則 |
ビオ・サバールの法則について、説明・計算できること。
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| 3週 |
アンペールの法則 (1) |
アンペールの法則について、説明・計算できること。
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| 4週 |
アンペールの法則 (2) |
アンペールの法則について、説明・計算できること。
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| 5週 |
コイルがつくる磁界 |
コイルがつくる磁界について、説明・計算できること。
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| 6週 |
アンペールの力とローレンツの力 |
アンペールの力とローレンツの力について、説明・計算できること。
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| 7週 |
電磁誘導とインダクタンス(1) |
電磁誘導とインダクタンスについて、説明・計算できること。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
答案返却と解説、電磁誘導とインダクタンス(2) |
間違った箇所を理解できる。電磁誘導とインダクタンスについて、説明・計算できること。
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| 10週 |
磁界のエネルギー |
磁界のエネルギーについて、説明・計算できること。
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| 11週 |
ベクトル解析の基礎 (1) |
電気磁気学を理解するためのベクトル解析について、理解・計算できること。
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| 12週 |
ベクトル解析の基礎 (2) |
電気磁気学を理解するためのベクトル解析について、理解・計算できること。
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| 13週 |
ベクトル場における静電界 (1) |
ベクトル場における静電界について、説明・計算できること。
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| 14週 |
ベクトル場における静電界 (2) |
ベクトル場におけるガウスの法則について、説明・計算できること。
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| 15週 |
学年末試験 |
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| 16週 |
答案返却と解説 |
間違った箇所を理解できること。
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| 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 | 電気回路 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | 前1,前6,前7,前11,前14,後11,後13,後14 |
| 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。 | 3 | 前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前13,前14,後11,後13,後14 |
| 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。 | 3 | 前3,前4,前5,前6,前7,前11,前14,後11,後14 |
| 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。 | 3 | 前5,前6,前7,前11,前13,前14,後11,後14 |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 3 | 前9,前10,前11,前14,後14 |
| 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。 | 3 | 前6,前7,前11,前14,後13,後14 |
| 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。 | 3 | 前6,前7,前11,前14,後13,後14 |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 3 | 前12,前14,後13,後14 |
| 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。 | 3 | 後2,後3,後4,後5 |
| 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。 | 3 | 後3,後4,後5,後6 |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 3 | 後3,後4,後5,後6 |
| ローレンツ力を説明できる。 | 3 | 後6 |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 3 | 後2,後7,後9,後10 |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 3 | 後10 |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 3 | 後7,後9 |
| 自己誘導と相互誘導を説明できる。 | 3 | 後7,後9 |
| 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。 | 3 | 後9 |