| 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 | 標準的な到達レベルに加えて、以下のことができる。
1)電位の重ねの理から電位係数の考え方を導き、応用することができる。
2)電位係数を同心球導体の接地、点電荷と導体球の関係などへ応用できる。 | 1)同心球導体に任意の電荷を与えた場合の電界をガウスの法則より求めることができる。
2)同心球導体の外球、内球それぞれの電位を電界から求めることができ、電荷と電位の関係を行列で表現できる。
3)電位係数と容量係数・誘導係数の関係を説明できる。
4)静電遮蔽(シールド)、接地について説明できる。 | 電気力線の意味と性質、導体の性質を十分に理解して、様々な導体系において電気力線の予想図を描くことができない。また、電界におけるガウスの法則の意味を十分に理解していない。 |
評価項目2 | 標準的な到達レベルに加えて、複雑なキャパシタの接続の場合の合成容量を計算できる。 | 1)静電容量の定義(導体間、孤立導体)を説明できる。
2)同心球導体、同軸円筒導体、平行導線間、平行平板などの導体間の電界をガウスの法則より求め、電位差を求め、静電容量を導くことができる。
3)キャパシタの並列、直列接続時の合成容量の式を導くことができる。 | 同心球導体の内外導体に任意の電荷が与えられた時の、外導体、内外導体間の静電容量を求めることができない。 |
評価項目3 | 標準的な到達レベルに加えて、複数のキャパシタを用いた問題において静電エネルギーを計算することができる。 | 平行平板キャパシタを充電するのに必要なエネルギーの式を導出でき、これより空間に蓄えられる静電エネルギーを説明できる。 | 電気エネルギー(電源のする仕事)の概念を十分に理解していない。 |
評価項目4 | 標準的な到達レベルに加えて、誘電体中にある平行導線間の静電容量を求めることができる。 | 1)分極現象と分極密度、分極電荷を理解し、平行平板導体間に誘電体があるモデルからD=ε0E+Pを導くことができる。
2)χ, εr, εの名称とこれらの関係からD=εEを導くことができる。
3)電束密度のガウスの法則を応用して誘電体の入ったキャパシタの静電容量を求めることができる。 | 平行平板導体間に誘電体があるモデルからD=ε0E+Pを導くことができない。また、誘電体が存在する場合は原則として電束密度のガウスの法則を用いなければならないことを理解できない。 |
評価項目5 | 標準的な到達レベルに加えて、誘電体境界面にある導体球等の応用問題を解くことができる。
| 1)電束密度の法線成分が連続、電界の接線成分が連続であることを理解し、応用できる。
2)2種の誘電体が重なって/隣り合わせに入ったキャパシタ内の電束密度、電界、静電容量を導出できる。 | 境界面における電界と電束密度の性質の応用として、電気力線の屈折の法則を導くことができない。 |
評価項目6 | 標準的な到達レベルに加えて、以下のことができる。
1)自由電子の運動を平均化した電気伝導モデルによりジュール熱を説明できる。
2)抵抗温度係数の定義を理解し、抵抗値を計算できる。 | 1)電流の定義I=dQ/dtとI=envSの関係、移動度を説明できる。
2)自由電子の運動を平均化したモデルによりオームの法則の説明ができる。
3)温度による導体の抵抗変化を説明できる。 | 自由電子の格子原子への衝突、加速のモデルから平均速度の考え方、オームの法則を導くことが出来ない。 |