【授業概要】
・テーマ
電磁気学の基礎,およびその理解に必要なベクトル解析について学ぶ. まず,ベクトルの内積,外積,ベクトル場について学習する.次に真空中の静電場(静電界)として,クーロンの法則やガウスの法則をベクトルを用いて学ぶ.
・到達目標
静電磁気学に必要なベクトル解析を用いて,計算や式の変形ができる.電気に関するクーロンの法則の意味を理解し,点電荷および電気双極子が作る電場(電界)を計算できる.ガウスの法則の意味を理解し,一様に分布した電荷が作る電場が計算できる.
・キーワード
ベクトル,スカラー,ベクトル場,スカラー場,電荷,電場(電界),電気双極子,クーロンの法則,ガウスの法則
【科目の位置付け】
この科目は,電気電子工学科の学習・教育目標Aに該当する.
【授業計画】
・授業の方法
この授業は初級(55001)、中級(55049)の2クラス開講とする.中級クラスでは実力向上を目指して多くの演習問題を扱うのに対し,この初級クラスでは基礎力の充実を目指して比較的少数の例題を丁寧に解説し,高等学校で物理を学ばなかった学生や,物理が苦手な学生にも理解できるように丁寧に説明する.講義で取扱う物理現象は2クラスとも共通であり,中間・期末試験内容および成績評価基準も同一である.
・日程
1. はじめに(電磁気現象について) 2. ベクトル量とスカラー量,ベクトルの成分,表示方法,単位ベクトル 3. ベクトルの内積とその意味・性質 4. ベクトルの外積とその意味・性質 5. ベクトルの内積と外積を用いた応用問題 6. ベクトル場とその表示方法 7. 中間試験とその解説 8. 真空中の静電場,クーロンの法則とそのベクトル表示 9. 点電荷による電場とそのベクトル表示 10. 電気双極子による電場の導出 11. 電気双極子による電場の計算とベクトル表示 12. 電気力線とガウスの法則 13. ガウスの法則の物理的意味 14. ガウスの法則を用いた電場の計算 15. 期末試験とその解説
【学習の方法】
・受講のあり方
これまでに学習してきた物理学や数学の基礎知識が全て関係してくる.電磁気学で扱う物理量の多くはベクトルである.ベクトルの概念に触れ,その計算法の修得を通じて電磁気現象を理解して欲しい.テキスト各章の章末にある演習問題に自主的に取り組むことが望ましい.
・授業時間外学習へのアドバイス
授業で扱った例題や演習問題の内容を完全に理解できるように復習する.更に,テキスト章末にある演習問題を自力で解いて理解度を深める.
【成績の評価】
・基準
総合点の60%以上の場合に単位認定する.
・方法
科目の達成目標に記載の項目について試験を行ない,以下の基準を満足したものを合格とする.中間試験40点,期末試験60点の合計100点満点で,60点以上を単位認定する
【テキスト・参考書】
テキスト:「よくわかる電磁気学」宮﨑 照宣,加藤 宏朗 著 (日刊工業新聞社)
【その他】
・学生へのメッセージ
自発的に問題点を考える習慣を身につけよう.
・オフィス・アワー
毎週水曜日14:30〜16:00
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