電磁気学Ⅰ演習
 Electromagnetics Exercises I
 担当教員:成田 克(NARITA Yuzuru),高山 彰優(TAKAYAMA Teruou)
 担当教員の所属:理工学研究科
 開講学年:2年  開講学期:前期  単位数:2単位  開講形態:演習
 開講対象:情報・エレクトロニクス学科 電気・電子通信コース  科目区分:専門科目・必修 
【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。【知識・理解】
(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。【知識・理解】
(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。【知識・理解】
(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。【知識・理解】

【授業概要(キーワード)】
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。

【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も採点の対象とする。
・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 1~3回のまとめ、第5回 電界、第6回 ガウスの法則、第7回 ガウスの法則(面積分)、第8回 ガウスの法則(体積積分)、第9回 5~8回のまとめ、 第10回 電位(線積分)、第11回 磁界(ベクトル場,スカラー積)、第12回 アンペアの周回積分の法則(線積分)、第13回 アンペアの周回積分の法則(具体例)、第14回 基本方程式と法則との関係、第15回 10~14回のまとめ

【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。時間内に演習問題が解けなかった場合には宿題として次の時間までに解いて提出すること。

【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、小テストを総合して成績を評価する。課題50点、小テスト50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。
・オフィス・アワー
【場所】
成田:工学部7号館 129号室、電話:0238-26-3304、e-mail: narita@yz.yamagata-u.ac.jp
高山:工学部7号館 127号室、電話:0238-26-3162、e-mail: takayama@yz.yamagata-u.ac.jp
【時間】上記に電話あるいはメールしアポイントをとること。

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