応用電磁気学

科目基礎情報

学校	熊本高等専門学校	開講年度	令和07年度 (2025年度)
授業科目	応用電磁気学
科目番号	AE1204	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	電子情報システム工学専攻	対象学年	専2
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	山口昌一郎著「基礎電磁気学　改訂版」電気学会
担当教員	芳野 裕樹

到達目標

1.マクスウェル方程式について理解し説明できる。
2.電磁波の概念について理解し説明できる。
3.FDTD法による数値電磁解析について理解し説明できる。

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 .マクスウェル方程式について理解し説明できる。	マクスウェル方程式の４式を物理的意味を説明できる。ストークスの定理およびベクトルの発散定理を用いて積分形から微分形を導出できる。	マクスウェル方程式の４式を端的に説明できる。ストークスの定理およびベクトルの発散定理を用いて積分形から微分形を導出できる。	マクスウェル方程式４式を説明できない。ストークスの定理およびベクトルの発散定理を用いて積分形から微分形を導出できない。
評価項目2 波動方程式について理解し説明できる。	波動方程式について理解し説明できる。	波動方程式について部分的に理解し説明できる。	波動方程式について理解し説明できない。
評価項目3 誘電体中の電磁波について理解し説明できる。	誘電体中の電磁波について理解し説明できる。	誘電体中の電磁波について部分的に理解し説明できる。	誘電体中の電磁波について理解し説明できない。
評価項目4 導体中の電磁波について理解し説明できる。	導体中の電磁波について理解し説明できる。	導体中の電磁波について部分的に理解し説明できる。	導体中の電磁波について理解し説明できない。
評価項目5 FDTD法について理解し説明できる。	FDTD法について理解し説明できる。	FDTD法について部分的に理解し説明できる。	FDTD法について理解し説明できない。

教育方法等

概要:

電磁気学は豊富な実験と簡潔な理論に支えられた調和のある体系であり、自然学・工学の分野において占める地位は重要で、役割は大きい。本授業では電気現象と磁気現象との対応関係、電磁波の性質等について理解を深め、有力な数値電磁解析手法であるFDTD法について学び、これまでに身に着けた電気磁気学の知識が電磁界解析の分野で実際にどのように活用されているのか理解・習得させる。

授業の進め方・方法:

本科目ではまず、マクスウェル方程式の４式（Dに関するガウスの法則、Bに関するガウスの法則、ファラデーの法則、アンペアの法則）の導出方法および物理的意味について確認し、波動方程式や電磁波について学習する。その後、数値電磁解析の分野における主要な解析手法であるFDTD法の理論について学び、数値理論の理解と並行して数値電磁解析について学習する。

注意点:

微分・積分・ベクトル解析などの数学的知識の他、数値電磁解析を理解するためのプログラミングに関する知識が必要となる。
この科目は学修単位のため６０時間相当の自学・自習が求められる。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス	応用電磁気学の今後の授業内容について理解できる。
		2週	マクスウェル方程式（Dに関するガウスの法則）	Dに関するガウスの法則について理解できる。
		3週	マクスウェル方程式（Bに関するガウスの法則）	Bに関するガウスの法則について理解できる。
		4週	マクスウェル方程式（ファラデーの法則）	ファラデーの法則について理解できる。
		5週	マクスウェル方程式（アンペアの法則）	アンペアの法則について理解できる。
		6週	ベクトルの発散定理・ストークスの定理	ベクトルの発散定理・ストークスの定理について理解できる。
		7週	前期中間試験
		8週	答案返却	返却された解答を確認し、失点の理由を理解できる。
	2ndQ
		9週	波動方程式・平面波	波動方程式・平面波について理解し説明できる。
		10週	損失のある誘電体中の電磁波・導体と電磁波	損失のある誘電体中の電磁波・導体と電磁波について理解し説明できる。
		11週	電磁波の放射	電磁波の放射について理解し説明できる。
		12週	電磁波の反射と透過	電磁波の反射と透過について理解し説明できる。
		13週	電磁波の伝送	電磁波の伝送について理解し説明できる。
		14週	FDTD法	FDTD法の概念について理解し説明できる。
		15週	前期定期試験
		16週	答案返却	返却された解答を確認し、失点の理由を理解できる。

評価割合

	定期試験	課題	合計
総合評価割合	90	10	100
基礎的能力	50	0	50
専門的能力	40	10	50