電磁気学Ⅰ演習
 電磁気学Ⅰ演習
 担当教員:中島 健介(Nakajima Kensuke),有馬 ボシール アハンマド()
 担当教員の所属:大学院理工学研究科(工学系)電気電子工学分野
 開講学年:2年,3年,4年  開講学期:前期  単位数:2単位  開講形態:演習
 開講対象:  科目区分: 
【授業の目的】
情報エレクトロニクスの根幹である電磁気学の個々の法則に関する基礎知識を習得する。学習を通じて、基礎知識を修得するに留まらず、科学者の国際的共通語ともいえる数学を駆使して論理的筋道をたてて議論する能力を培うとともに,その過程で,自主的・継続的に学習する能力を身につける。

【授業の到達目標】
(a) スカラ量とベクトル量の区別、座標系の概念を理解し、計算に用いることができること。
(b) クーロンの法則、ガウスの法則を簡単な例に適用して、積分を含むベクトルの演算により電荷に働く力、電界、電位を計算して求められること。
(c) アンペアの法則、ビオ・サバールの法則を簡単な例に適用し、磁界を計算して求められること。
(d) 電磁気学の法則を表す基本の方程式を理解し、簡単な例に適用して計算できること。

【授業概要(キーワード)】
スカラ量およびベクトル量の線積分・面積分、スカラ量の体積積分、力線によるベクトル場の表現、ベクトル解析,真空中の静電界・静磁界に関する基本的な法則、アンペアの法則、ビオ・サバールの法則、電磁誘導の法則、真空中のマクスウェルの方程式

【科目の位置付け】
この講義は、情報・エレクトロニクス学科のカリキュラム・ポリシーの1.(2)に対応している。講義「電磁気学Ⅰ」で習った内容について実際に例題を解くことにより実戦力をつけるために本演習を設けている。
受講の基礎となる科目は,物理学(高校)および数学(微分・積分),専門数学Ⅰ・Ⅱ
(ベクトル・座標系・ベクトルの演算・ベクトル関数・スカラ量の線積分/面積分/体積積分・ベクトル量の線積分/面積分)
電磁気学 I 演習を基礎とする科目:電磁気学 II 、電子回路、電磁波工学、電気機器学、電気回路、電子物性の一部、電力工学他

【授業計画】
・授業の方法
演習は講義で習った内容について、実際に例題を解くことにより、実戦力をつけるためのものである。演習時間に出題された課題を採点の対象とする。
・日程
第1回 講義の概要、電磁気学の基礎 第2回 スカラ量とベクトル量/座標系/ベクトルの演算/「場」の表現
第3回 クーロンの法則、第4回 電界、第5回 ガウスの法則、第6回 ガウスの法則(面積分)
第7回 ガウスの法則(体積積分)、第8回 中間試験およびまとめ 第9回 電位(線積分)
第10回 磁界(ベクトル場,スカラー積)、第11回 アンペアの周回積分の法則(線積分)
第12回 アンペアの周回積分の法則(具体例)、第13回 基本方程式と法則との関係
第14回 基本方程式のまとめ、第15回 期末試験およびまとめ

【学習の方法】
・受講のあり方
実際に自分で解いて理解を深める。分からない点は演習の時間中に質問して解決しておく。30分以上の遅刻は欠席とみなされる。また、2/3以上出席していなければ単位の取得を認めない。
・授業時間外学習へのアドバイス
《演習の前》講義の内容を次の演習までに復習しておくこと。また、前回の演習の範囲についても復習しておくこと。
《演習》模範解答を参照し、教科書の問題についてもどんどん自分で解いてみること。

【成績の評価】
・基準
(a) スカラ量とベクトル量の区別ができ、「スカラ場」、「ベクトル場」の表現
に慣れて、簡単なベクトル解析ができること。
(b) クーロンの法則、ガウスの法則を簡単な例に適用して、積分を含むベクトル
の演算により電荷に働く力、電界、電位を計算して求められること。
(c) アンペールの法則、ビオ・サバールの法則を簡単な例に適用し、磁界を計算して求められること。
(d) ファラデーの法則を簡単な例に適用し、起電力を計算して求められること。
(e) 学んだ電界と磁界の従う法則を4つの微分形方程式に整理して書けること。
・方法
演習で出題された課題、中間試験、期末試験を総合して成績を評価する。課題を40点、中間試験、期末試験をそれぞれ30点に換算し直し、総合点100点満点として60点以上を合格とする。

【テキスト・参考書】
宇野 亨、白井 宏 共著:電磁気学(コロナ社)3800円+税

【その他】
・学生へのメッセージ
電磁気学は確かに「難しい」。しかし、その中で学ぶ事柄の多くは、次のステップで専門科目を理解する上でも大変重要である。電磁気学は歴史もあり、完成度の高い学問のひとつである。一歩一歩、物理的概念を修得し、また、数学的に表して論理を展開する練習を積むことが大切である。気は長く、しかし、着実に。
科目の履修を通じて、継続的な学習態度を身に付けることは、専門が進んでから、また、研究に着手してからも役立つ大切な姿勢である。
1. 授業「電磁気学Ⅰ」と演習「電磁気学Ⅰ演習」がペアになっている。講義の内容を演習を通じて理解を深めること。演習を欠席すると、演習の成績自体も低くなり、単位取得がかなり厳しくなるので注意すること。2/3以上出席していなければ単位の取得を認めない。
2.「場」の表現、ベクトル解析、線積分、面積分、体積分は特に重要である。使いこなせるようになること。
3.講義と演習の時間だけでは足りない。自習の時間をとり、練習問題を数多く解いて、自ら応用能力を培うこと。
・オフィス・アワー
時間:月曜日16時-17時 場所:9号館208室

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