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SB013:電磁気学・演習

科目番号、授業科目名

SB013、電磁気学・演習/Electromagnetism and Exercise

科目区分、必修・選択、授業の方法、単位数

産業技術学部 専門教育系科目 専門教育科目、選択必修、講義・演習(対面)、3単位

履修年次、開設学期

2年次、1学期

受講対象

産業情報学科、情報科学コース

担当教員

米山 文雄


科目の到達目標

・情報科学 全教員を学ぶために必要な電磁気学に関する基礎知識を身につける。
・数式やモデルが表す物理的イメージを理解する。
・「場」の物理的解釈を理解できるようになる。

学習の項目別目標

1.電磁気学における数学表現と考え方を理解する。
2.電場の概念(電荷と電界の関係等)について理解する。
3.導体の基本的性質について理解する。
4.誘電体と静電エネルギーについて理解する。
5.磁場の概念(電流と磁界の関係等)について理解する。
6.電磁力と電磁誘導について理解する。


授業概要

情報科学 全教員を学ぶための基礎的な電磁気学の考え方を修得するために、数式やモデルが意味する物理イメージの理解を深める。内容としては、電荷と電界、導体と半導体、電流と磁界、電磁誘導、電磁波、SI単位系について解説し、演習によって理解を深める。

時間外学修に必要な学習時間の目安

目安 準備学修2.5時間
事後学修2.5時間

授業計画

折りたたむ

  • 第1回 ガイダンス
    (キーワード)電磁気学的事象とは
    (予習)これまでの自らの経験、イメージを基に興味を持って授業に臨む
    (復習)授業の進め方について十分に理解する
  • 第2回 電荷
    (キーワード)(電磁気学的)物理量、単位
    (予習)ベクトル、スカラーの意味について検討する。
    (復習)授業内容の整理と単位表現における接頭辞についてまとめる。
  • 第3回 真空中の静電界(1)〔クーロン力〕
    (キーワード)クーロン力、電界
    (予習)ベクトルの数学的表現について整理しておく。
    (復習)授業内容(電荷とクーロン力の表現)について整理する。
  • 第4回 真空中の静電界(2)〔電位〕
    (キーワード)電位、電気力線、ガウスの定理
    (予習)微積分の基本概念についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み
  • 第5回 導体系と静電容量
    (キーワード)導体、電束、電束密度、静電容量、
    (予習)ガウスの定理についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第6回 誘電体
    (キーワード)誘電率、コンデンサ
    (予習)定積分における置換積分の留意点についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第7回 定常電流
    (キーワード)電流、抵抗、オームの法則
    (予習)これまでの経験による電池や抵抗の接続方法についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第8回 中間の整理とまとめ(進捗状況に応じた内容とする)
    (キーワード)物理現象、数学的表現
    (予習)前半期における学習内容についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第9回 真空中の静磁界
    (キーワード)磁界、アンペアの周回積分の法則
    (予習)微積分についての再整理をする。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第10回 電磁力
    (キーワード)磁束、磁束密度
    (予習)ベクトル演算についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第11回 電磁誘導
    (キーワード)ファラデーの法則
    (予習)三角関数、角速度についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第12回 磁性体
    (キーワード)磁化、ヒステリシス
    (予習)これまでの経験によるいろいろな電子材料についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第13回 インダクタンスとコイル
    (キーワード)自己インダクタンス、相互インダクタンス、コイル
    (予習)アンペアの周回積分の法則について再整理しておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第14回 電磁波
    (キーワード)波動、マクスウェルの方程式、
    (予習)これまでの経験によるいろいろな波についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。補習演習課題の取り組み。
  • 第15回 まとめ
    (キーワード)物理現象、数学的表現
    (予習)これまでの学習内容についてまとめておく。
    (復習)授業内容について整理する。

履修条件

なし

学習に必要な知識・技能等

ベクトル・微積分に関する基礎知識


成績評価方法

折りたたむ

期末試験小テストレポート発表作品学習計画その他合計
総合評価 60 0 40 0 0 0 0 100
総合力指標 知識 30 0 0 0 0 0 0 30
技能 25 0 25 0 0 0 0 50
応用 5 0 5 0 0 0 0 10
表現 0 0 0 0 0 0 0 0
協調 0 0 0 0 0 0 0 0
意欲 0 0 10 0 0 0 0 10
  • 知識:知識を取り込む力
  • 技能:技能を修得する力
  • 応用:想起・解釈・問題解決能力、思考・推論・想像する力
  • 表現:プレゼンテーション力(提示・発表・伝達する能力)、コミュニケーション力(思考・感情を伝達する能力)
  • 協調:コラボレーション力(共同・協調する能力)、リーダーシップ力(統率力、指導力)
  • 意欲:自ら考え行動する力(学習に取り組む姿勢・意欲、チャレンジ精神、自己管理能力)

成績評価基準

  • 知識:電磁気学に関する基本的な知識を正確に理解できる
  • 技能:電磁気学に関する基本的な計算ができる。
  • 応用:理解した基本的概念・知識を用いて問題を解決する
  • 表現:
  • 協調:
  • 意欲:課題やレポートを積極的に行う

教科書・教材・参考文献・配布資料等

教科書「入門電磁気学」、高橋進一・上原聡・堀口和己、培風館 2005
1、998円 また、必要に応じて資料・教材を配布し、参考図書を紹介する。

授業における配慮

履修履歴に関係なく理解度を把握しながら進める。板書、手話、視覚教材等多様なコミュニケーション手段を用いて講義する。講義中の質問、意見を重視し、授業に反映させる。また、演習を実施することにより考え方を具体的にイメージする。

受講生に望むこと

納得いくまで質問すること。授業の暗記ではなく、自分の解釈、物理イメージを数学的表現と関連させて理解することを期待する。

教員実務経験