【授業の目的】
工学の基礎である物理学への理解を深めるために,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基本的な知識を得ることを目的とする.
【授業の到達目標】
(1) 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.【知識・理解】 (2) 真空中の静電場(電界)に関して、クーロンの法則、点電荷および電気双極子が作る電場を計算できる.【知識・理解】 (3) ガウスの法則の意味を理解し、電場が計算できる.【知識・理解】
【授業概要(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
【学生主体型授業(アクティブラーニング)について】
A-1.ミニッツペーパー、リフレクションペーパー等によって、自分の考えや意見をまとめ、文章を記述し提出する機会がある。:1~25% B-1.学生同士の話し合いの中で互いの意見に触れる機会がある。:1~25%
【科目の位置付け】
この講義は,本学のDP3(1)および(2)、工学部のCP1(1)に対応し、工学の基礎としての物理学基礎(電磁気学)を学ぶ. また、基盤教育科目「力学の基礎(物理学)」,専門教育科目「物理学I」,「物理学II」の計4科目を学ぶことによって,体系的に物理学を理解できる.
【SDGs(持続可能な開発目標)】
04.質の高い教育をみんなに 09.産業と技術革新の基盤をつくろう
【授業計画】
・授業の方法
講義は、対面とWeb会議・動画配信サービスやWebClassを併用して実施する. 本講義は、基礎(55001/55004)・発展(55049/55050)の習熟度別2クラス開講のうち発展クラスである.
・日程
小テストの実施回は年度に応じて変更あり. 講義中に周知する. 1 電荷にはたらく力(クーロンの法則) 2 電荷にはたらく力 (ベクトル解析) 3 問題と解説 4 小テスト 5 静電場の性質 前半(電場) 6 静電場の性質 前半(電気力線、ガウスの法則) 7 問題と解説 8 小テスト 9 静電場の性質 後半(静電ポテンシャル) 10 静電場の性質 後半(静電エネルギー、電気双極子) 11 問題と解説 12 小テスト 13 静電の微分法則(微分形のガウス・渦なしの法則) 14 静電の微分法則 (ポアソン方程式) 15 今後の展望
【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
講義は、教科書に沿って進める. 必要に応じて指定の教科書・参考書を購入し(電子書籍可)、教科書・参考書の問題を解きながら物理法則への理解を深めること.
・授業時間外学習(予習・復習)のアドバイス
(予習)最低30分程度. 次回の講義箇所について、教科書を読んで予習すること. (復習)最低1時間程度. 講義で取り上げた問題や教科書・参考書の問題を自力で解いて理解を深めること.
【成績の評価】
・基準
基本的な電荷分布について、電場や電位、静電エネルギー等の物理量を正しく計算できることが合格の基準である.
・方法
理解度を確認する小テストを100点満点で評価する. 60点以上を合格とする.
【テキスト・参考書】
教科書: 電磁気学Ⅰ (物理入門コース 新装版)、長岡洋介著、岩波書店 参考書: 例解 電磁気学演習(物理入門コース/演習 新装版)、長岡洋介著、岩波書店
【その他】
・学生へのメッセージ
電磁気学は、古典物理学の叡智である. 更に電磁気学は、あらゆる科学技術の基礎をなしており、今後基礎・専門科目において必要不可欠な知識である. この機会を通して、電磁気学を使いこなせるようになってほしい.
・オフィス・アワー
講義に関する質問などがある場合は,講義終了後に直接問い合わせること.
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