【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、電位、電場(電界)、磁場(磁界)、電流、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】
D-1.演習、実習、実験等を行う機会がある。:76~100% D-2.事前学習(下調べ、調査等含む)で習得した知識等を踏まえて演習、実習、実験等を行う機会がある。:26~50%
【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(電磁気学)を学びます。また、基盤教育科目「力学の基礎(物理学)」,専門教育科目「物理学基礎」,「物理学I」,「物理学II」の4科目を学ぶことによって,体系化された物理学を理解できるようになっています.
【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
講義は原則として対面授業とし、ZOOMによるオンライン形式とWebClassを用いたオンデマンド形式を状況に合わせ、実力の向上を目指した講義を行います.
・日程
この授業は原則として毎週、以下のテーマと順序で行います. 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・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
授業は,テキストに沿って進めます.指定されているテキストを購入し,授業中の解説をノートにまとめ、例題や演習問題を解きながら物理法則への理解を深めて下さい。また、演習問題の解答をミニッツペーパーに記入して講義終了時に提出し、内容の理解に努めて下さい.また、以下の授業時間外学習のアドバイスに従って学習時間を確保して下さい.
・授業時間外学習(予習・復習)のアドバイス
(予習)授業計画に示された次回の講義箇所について、教科書を読んで予習して下さい. (復習)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して下さい.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て下さい.
【成績の評価】
・基準
授業の到達目標で示した3つの項目について、授業を通して得られた知識と経験に基づき、主体的に与えられた問題設定に適応して、クーロンの法則やガウスの法則を用いて、基本的な電荷配置の場合について、その電場ベクトルの大きさや向きを正しく計算できることが合格の基準です.
・方法
達成目標の項目についての理解度を確認する中間テスト(約40%)と期末テスト(約60%)の合計を100点満点として評点し,60点以上の基準を満足したものを合格とし、単位認定されます.
【テキスト・参考書】
この授業ではテキストとして『宮﨑 照宣,加藤 宏朗 著 「よくわかる電磁気学」(日刊工業新聞社)』を使用します.
【その他】
・学生へのメッセージ
高校で物理を学んでいなかった学生にも理解できるよう分かりやすい授業を心掛けます.なお、講義で理解できなかった点や、疑問に思ったことは積極的に質問にくること.
・オフィス・アワー
質問などがある場合は,講義終了後にWebClassメッセージやチャットを利用して問い合わせてください.
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