到達目標
1. ベクトル場で電気現象を説明できる(1stQ)。
2. ベクトル場で磁気現象を説明できる(1stQ)。
3. マクスウェル方程式を説明できる(1stQ、2ndQ)。
4. マクスウェル方程式から基本的な電磁気現象を導き出せる(2ndQ)。
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 |
| 評価項目1 | ベクトル場で電気現象を詳細に説明できる。 | ベクトル場で電気現象を説明できる。 | ベクトル場で電気現象を説明できない。 |
| 評価項目2 | ベクトル場で磁気現象を詳細に説明できる。 | ベクトル場で磁気現象を説明できる。 | ベクトル場で磁気現象を説明できない。 |
| 評価項目3 | マクスウェル方程式を詳細に説明できる。 | マクスウェル方程式を説明できる。 | マクスウェル方程式を説明できない。 |
| 評価項目4 | マクスウェル方程式から基本的な電磁気現象を詳細に導き出せる。 | マクスウェル方程式から基本的な電磁気現象を導き出せる。 | マクスウェル方程式から基本的な電磁気現象を導き出せない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
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、これまで学んだ「基礎電気磁気学」ならびに「電気磁気学I」、および本科目とを併せて総合的に学習していく。最後となる本科目を修めることで、電気系技術者に求められる電気磁気学の基本は完成する。なおこの科目は、実務経験のある教員がその経験を活かし、講義形式で授業を行うものである。
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、演習問題を課す。
注意点:
「基礎電気磁気学」、「電気磁気学 I」、およびこれまでの数学各科目を十分に復習しておくこと。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。本科目は、これら科目の基礎に立った高度な内容となっているので、自学習を怠らないこと。
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 |
授業概要、「電気磁気学 I」の復習 |
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。「電気磁気学 I」で学習した内容を説明できる。
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| 2週 |
誘電体と静電エネルギー |
項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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| 3週 |
静電誘導と静電遮蔽 |
項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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| 4週 |
磁性体と電磁誘導 |
項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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| 5週 |
変位電流とマクスウェル方程式の完成 |
項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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| 6週 |
マクスウェル方程式と個々の電磁気現象との関係 (1) |
項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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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。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
答案返却と解説、マクスウェル方程式と個々の電磁気現象との関係 (2) |
間違った箇所を理解できる。項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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| 10週 |
マクスウェル方程式の応用(1): 表皮効果 |
項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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| 11週 |
マクスウェル方程式の応用(2): 波動方程式と電磁波 |
項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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| 12週 |
マクスウェル方程式の応用(3): ポインティングベクトルと電磁界のエネルギー |
項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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| 13週 |
マクスウェル方程式の応用(4): 電磁波の反射と屈折 |
項目ごとの理論を理解し、説明・計算できる。
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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。
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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。
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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3 |
| 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 |
| 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 |
| 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2,前3,前10 |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 4 | 前1,前2,前3,前13 |
| 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1,前2,前3 |
| 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1,前2,前3 |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 4 | 前1,前2,前3,前12 |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 4 | 前4 |
| 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4 |
| 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4 |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 4 | 前4 |
| ローレンツ力を説明できる。 | 4 | 前4 |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 4 | 前4,前6,前12 |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 4 | 前4,前6 |
| 自己誘導と相互誘導を説明できる。 | 4 | 前4,前6 |
| 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4,前6 |
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 | 80 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |