到達目標
1.種々の帯電体モデルにおいて,ガウスの法則を用いて電界計算ができる.
2.電位の定義に従って,電位の計算ができる.
3.平行平板電極,同心導体球等の導体モデルにおいて,静電容量の計算ができる.
4.電気力線,電束に関して,説明できる.
5.誘電率の異なる境界面での電界,電束密度の境界条件を説明できる.
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 |
評価項目1(到達目標1,2) | 電界,電位の定義を説明でき,ガウスの法則を用いて電界の計算,電位の定義に従って電位の計算ができる. | ガウスの法則を用いて電界の計算,電位の定義に従って電位の計算ができる. | ガウスの法則を用いて電界計算,電位の定義に従って電位の計算ができない. |
評価項目2(到達目標3) | 静電容量に関して説明でき,静電容量の計算ができる. | 静電容量の計算ができる. | 静電容量の計算ができない. |
評価項目3(到達目標4) | 電気力線,電束,電束密度に関して説明でき,簡単な計算ができる. | 電気力線,電束,電束密度に関して説明できる. | 電気力線,電束,電束密度に関して説明できない. |
評価項目4(到達目標5) | 誘電率の異なる境界面での電界,電束密度の境界条件を説明でき,境界条件を利用した計算ができる. | 誘電率の異なる境界面での電界,電束密度の境界条件を説明できる. | 誘電率の異なる境界面での電界,電束密度の境界条件を説明できない. |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
静電界に関する事項を中心に学び,日常遭遇する物理現象との関連性,類似性などについても理解を深める.また,例題,演習を多く取り入れ,電磁気学で用いられる法則をできるかぎり解りやすく解説する.
授業の進め方・方法:
予備知識:これまで学習してきたベクトルに関する簡単な演算,内積の計算等のベクトル計算の基礎が必要である.また,簡単な微分積分の計算ができること.
講義室:3S教室
授業形式:講義・演習
学生が用意するもの:特になし
注意点:
評価方法:4回の試験(前期中間・前期定期・後期中間・後期定期)の平均点で評価し,60点以上を合格とする.
自己学習の指針:予習,復習は2時間以上が望ましい.また,試験の前までに授業内容を整理しておくこと.
オフィスアワー:月曜日,金曜日 16:00~17:00
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 |
ガイダンス,電荷,帯電,物質の電気的特性 |
電荷,帯電,導体,不導体等を説明できる.
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2週 |
静電誘導,誘電率,クーロンの法則 |
クーロンの法則を用いて静電気力の計算ができる.
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3週 |
電界,複数個の点電荷による電界 |
電界の定義を用いて,電界の計算ができる.
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4週 |
電気力線,電気力線密度と電界 |
電気力線,電気力線密度,電界の関係を説明できる.
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5週 |
電束と電束密度 |
電束,電束密度について説明できる.
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6週 |
ガウスの法則(1) |
ガウスの法則を用いて,帯電状態の異なる球帯電体での電界計算ができる.
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7週 |
ガウスの法則(2) |
ガウスの法則を用いて,直線状帯電体,無限平面での電界計算ができる.
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8週 |
中間試験 |
これまでの内容を理解している.
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2ndQ |
9週 |
電位,電位差 |
電位の定義を用いて,電位の計算ができる.
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10週 |
電気力線と等電位面 |
電気力線,等電位面を説明できる.
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11週 |
電界,電位の計算(1) |
内部一様に帯電して球の電界,電位計算ができる.
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12週 |
電界,電位の計算(2) |
表面一様に帯電した球の電界,電位計算ができる.
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13週 |
電界,電位の計算(3) |
内部一様に帯電した無限長円筒の電界,電位差計算ができる.
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14週 |
電界,電位の計算(4) |
表面一様に帯電した無限長円筒の電界,電位差計算ができる.
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15週 |
電界,電位の計算(5) |
一様に帯電した無限平面の電界,電位差計算ができる.
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16週 |
定期試験 |
これまでの内容を理解している.
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後期 |
3rdQ |
1週 |
電気双極子 |
電気双極子の電位,電界計算ができる.
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2週 |
導体の電荷分布と電界 |
帯電した導体の性質を説明できる.
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3週 |
導体表面に働く力,静電容量 |
導体表面に働く力を説明できる.
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4週 |
静電容量の計算(1) |
同心球間,同心円筒間の静電容量の計算ができる.
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5週 |
静電容量の計算(2) |
平行平板間,平行導線間の静電容量の計算ができる.
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6週 |
電位系数と容量系数,誘導系数 |
電位系数と容量系数,誘導係数の関係を説明できる.
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7週 |
コンデンサの接続 |
コンデンサの直列,並列接続時の合成静電容量を説明できる.
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8週 |
中間試験 |
これまでの内容を理解している.
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4thQ |
9週 |
電気影像法 |
簡単モデルにおいて,電気影像法を用いて電界,電位計算ができる.
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10週 |
静電エネルギー |
コンデンサに蓄えられるエネルギーを計算できる.
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11週 |
誘電体の分極,誘電体中の電界 |
誘電体の分極,誘電体中の電界を説明できる.
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12週 |
誘電体中の電束密度,電界 |
誘電体中の電束密度と電界の関係を説明できる.
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13週 |
誘電体中の電極間に働く力 |
誘電体中の電極間に働く力を説明できる.
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14週 |
誘電体の境界面での条件 |
誘電体の境界条件を説明できる.
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15週 |
電流,抵抗,キルヒホッフの法則 |
電流,電圧,抵抗の計算ができる.
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16週 |
定期試験 |
これまでの内容を理解している.
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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 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |