授業科目名
  電磁気学
   Electricity and Magnetism
時間割番号
5059
担当教員名
  在田 謙一郎
実務経験
反映科目
学科・年次
  工学部 1年次
科目区分
  自然科学基礎
単位数
2
時間割
  後期 金曜3-4限
授業形態
講義
授業実施方法
  ☑ 対面【一部遠隔の場合あり】
  ☐ 全て遠隔【全授業(テストを除く)をオンデマンドで実施(全オンデマンド型)】
  ☐ 全て遠隔【同時双方向で実施】
  ☐ 全て遠隔【オンデマンド及び同時双方向で実施】
  ☐ 1/2遠隔【全授業のうち、1/2以上を遠隔(オンデマンド又は同時双方向)】

・「全て遠隔」又は「1/2遠隔」に✓のある科目は、遠隔授業の上限単位数60単位に算定されます。
・大学院には遠隔授業における上限単位数はありません。
ディプロマ・ポリシーとの対応
☐ 1. 人間,文化,社会を理解し,それらを技術的観点から考察する能力と技術を新しい生活につなぐ強い使命感・責任感,高い倫理観
☑ 2. 現象の理解・操作のための数理的基礎知識と科学的素養
☐ 3. 国内外の人々と対話できるコミュニケーション力と論理的思考力
☐ 4. (高度工学教育課程のみ)基幹となる専門分野の基盤的な知識・技術とこれによって課題を解決する能力,新たな知識・技術を習得する能力
☐ 4. (創造工学教育課程のみ)基幹となる専門分野の基礎知識と他の分野の知識・技術を関連づけ多面的に見ることで新たな価値を創出する能力
授業の目的・達成目標

物理学の中で、電磁気学は力学とならび、工学を学ぶ上で欠かすことのできない重要な科目である。実際私たちは日常生活で電気・磁気を利用したさまざまな機器に囲まれており、また身のまわりで起こっている自然現象の多くは電磁気に関係している。この講義では、電磁気現象を支配する基本法則と、それらを実際の問題に適用するための考え方や手法について解説する。具体的には、電磁相互作用における「場」の考え方、静止した電荷のつくる電場と静電ポテンシャル、導体のまわりの静電場、定常電流のつくる静磁場、さらに時間変化する電磁場の法則へと進む。また、これらを定式化するために必要なベクトル場とその微積分についても学ぶ。電磁場の基礎理論であるマクスウェル方程式を用いて基本的な電磁気現象を記述し、その法則をベクトル場で表現できる素養を身につける。

授業計画
  1. 電荷と静電場
  2. 電流と抵抗,オームの法則とジュールの法則
  3. 直流回路,キルヒホッフの法則
  4. 電流と磁場,電磁場中の荷電粒子
  5. クーロンの法則,電場と電位,電気双極子
  6. 電荷分布がつくる電場,ガウスの法則
  7. ガウスの法則の応用,静電エネルギー
  8. 中間試験
  9. 導体のまわりの静電場,コンデンサーと電気容量
  10. 定常電流のつくる静磁場,ビオ-サバールの法則
  11. 電流回路と磁気モーメント,コイルにはたらく磁気力
  12. アンペールの法則とその応用,磁束密度に関するガウスの法則
  13. 電磁誘導の法則
  14. インダクタンス,自己誘導と相互誘導
  15. マクスウェル-アンペールの法則,マクスウェル方程式と電磁波
  16. 期末試験

講義内容の理解度確認のため、講義時間内に演習(小テスト)を実施する。

成績評価の方法

定期試験(中間・期末)、演習課題提出状況により評価する。
演習課題(20%)
中間試験(40%)
期末試験(40%)

成績評価の基準
秀  達成目標を超えた成果を上げている 100点~90点
優  達成目標に十分達している     89点~80点
良  達成目標に達している       79点~70点
可  達成目標に概ね達している     69点~60点
不可 達成目標に達していない      59点以下

定期試験の成績、演習課題への取り組みをもとに、下記項目についての理解度を総合的に評価する。

  • 電荷、電流と電磁場、電磁場中の荷電粒子の運動
  • 電流と電流回路に関する諸法則
  • 導体、誘電体のまわりの電場
  • 電荷分布と静電場:クーロンの法則、ガウスの法則とその応用
  • 定常電流と静磁場:ビオ-サバールの法則、アンペールの法則とその応用
  • 磁気モーメントと回転電流
  • 電磁誘導の法則、自己誘導と相互誘導
事前・事後学修等の指示及び履修にあたっての注意事項

【事前・事後学修等の指示】

  • 毎回復習を行い、内容の理解を確実にする。(120分/週)
  • 小テストの課題はできる限り自分で考えて解答を作成し、後日Moodleに掲載される解説を読んで確認しておく。(120分/週)

【履修にあたっての注意事項】

  • 履修には、微積分およびベクトルの初等的知識があることが望ましい。
  • 小テストの解答用にレポート用紙(ルーズリーフでも可)と関数電卓(携帯端末の電卓アプリでよい)を毎回持参すること。

 

教科書