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シラバス情報
平成24年度
工学部機械電気工学科
詳細
シラバス情報
注)公開用シラバス情報となります。在学生の方は、「
UNIVERSAL PASSPORT
」で詳細をご確認下さい。
科目名
電磁気学1(Electromagnetism1)
担当教員名
川崎 敏之
配当学年
2
開講期
前期
必修・選択区分
情報電子・電気工学コース必修
単位数
2
履修上の注意または履修条件
電卓,提出できるレポート用紙を持参して下さい。
受講心得
講義は教科書中心に行いますので、事前に教科書に目を通しておいてください。
教科書
D. ハリディ著,野崎光昭訳「物理学の基礎 [3]電磁気学」(培風館)
参考文献及び指定図書
授業中に適宜紹介します。
関連科目
線形代数1・2、微分積分1・2、物理学
オフィスアワー
授業の目的
電気磁気学は電気電子工学の基礎科目の一つです。電磁気学1では主に静電界と誘電体について理解し、その理論的取り扱いに慣れることをその目的とします。特に、この講義では空間に働く力をその議論の対象とするため、ベクトル解析の手法や座標系の使い方を理解することが不可欠です。このような取り扱いになれる事も重要な目標になります。
授業の概要
電磁気学は大きく分けて「電界」と「磁界」に分けられます。この講義では,電界に関して学んでいきます。
授業計画
学習内容
学習課題(予習・復習)
○第1回 静電界について:身の回りにある電気の性質とクーロンの法則
電磁気学1では電磁気学の2本柱の一つである電気学について学びます。第1回と2回では、身の回りで起こる電気学について説明し、どのようなものであるのかを明らかにする事を目的とします。また、クローンの法則の説明をします。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第2回 ベクトル、スカラとは何か
「力」を考えるとき、その大きさ(スカラ)と方向(ベクトル)がわからなければ、現象を説明できません。ここでは、上記説明に必要なベクトルとスカラの取り扱い方法を学びます。特にベクトルの加算や引き算のイメージをいろいろな例を挙げることにより、もてるようになることを目標とします。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第3回 座標系の表し方
空間上の「力」を表すのに重要なツールである座標系の取り扱い方について説明します。特に直交座標系を用いた表し方にについて理解し、空間上の点の位置やベクトルの方向を座標点からイメージできるようになることが大事です。また、別な座標系として極座標系についても説明します。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第4回 線積分と面積分の意味
電磁気学で使うツールである、「線積分」と「面積分」の意味について説明します。積分という言葉の意味をしっかりと理解できるようになってください。また、「内積」の意味についても説明します。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第5回 小テスト①,電界とは何か
最初に第1回~第4回までの範囲で小テスト行います。「電界」という考え方について理解できるよう説明します。また、ベクトルを用いて電界の方向と大きさから空間上のある点の電界の大きさを求める方法について解説します。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第6回 小テスト①解説,電界の求め方と電気力線
電界の状態を示す電気力線の書き方とその意味について説明します。重要な考え方の一つなのでしっかりと理解してください。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第7回 ガウスの法則とその意味:電界の強さと電束密度
電界の基本法則であるガウスの法則とその意味について説明します。特に積分形について説明します。表し方が見慣れないと思うので難しく感じるかもしれませんが、内容自体はそれほど分かりづらくはありません。何を言っているのか気をつけて講義に参加してください。第7回で説明した積分の意味を理解していることが重要です。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第8回 ガウスの法則を利用した電場の解き方
具体的なガウスの法則の使い方と面積分の扱い方について説明します。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第9回 静電平衡にある導体の性質
電界中に導体がある時の状態について説明します。特に導体の性質について詳しく説明します。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第10回 小テスト②,電位のイメージ
最初に第6回~第9回までの範囲で小テスト行います。「電位とはどういうものであるかについて説明します。特にその考え方について、たとえ話を用いて話す予定です。回路で用いる電位差についても解説します。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第11回 小テスト②解説,電位の扱い方
電位を用いた問題の解き方について学びます。以前話した導体がある場合についても説明します。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第12回 電位と電界の関係
電位と電界の関係について復習します。お互いの値からそれぞれを導き出す方法についてお話しします。このような空間のイメージを作れるようになるのが目的です。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第13回 静電容量と誘電体
誘電体という物質とその利用方法について学びます。特に誘電体を用いたときに問題となる電束密度と電束線について説明し、さらに誘電体を表すための重要な量である誘電率、比誘電率について説明します。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第14回 コンデンサーの取り扱いについて
25・26回に関連して、電気をためることができるコンデンサの取り扱いについて学びます。直列や並列時のコンデンサ内の電界状態やそれぞれの扱い方について説明します。授業の後半で演習を行い、提出してもらいます。
○第15回 小テスト③・解説,全体復習
最初に第11回~第14回までの範囲で小テスト行います。その後,解説します。第1回~第14回までの内容の総括を行います。
毎回授業終了後に課題を出します。
授業の運営方法
通常教室での座学。毎回課題を出します。
備考
学生が達成すべき到達目標
電荷の周りに存在する電界の概念とその現象を取り扱うことができるようになる。
評価方法
評価の割合
評価の実施方法と注意点
試験
小テスト
75
3回の小テストを行い,その平均点で理解度を評価します。
レポート
成果発表
作品
その他
25
授業への出席状況,課題に取り組む姿勢
合計
100
―