物理学基礎
 Introduction to Electromagnetism
 担当教員:加藤 宏朗(KATO Hiroaki)
 担当教員の所属:大学院理工学研究科非常勤講師
 担当教員の実務経験の有無:
 開講学年:1年  開講学期:後期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:高分子・有機材料工学科,化学・バイオ工学科  科目区分:専門教育科目・選択必修 
【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】
D-1.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基礎(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I」,「物理学II」の計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
この授業は基礎(55001)、発展(55049)の習熟度別2クラス開講です.受講者は授業初回までに掲示される「物理学基礎クラス分け表」の指示に従って該当クラスを受講すること. クラス間の移動は原則認められない. この基礎クラスでは毎回の講義で比較的少数の例題(演習問題)について、実際に解きながら丁寧に解説します.講義は原則として対面授業とし、WebClassを用いたオンデマンド形式を状況に合わせて実施します.
・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. 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
2. ベクトルの内積とその応用問題
3. ベクトルの外積とその応用問題
4. ベクトル場とその表示方法
5. 中間試験とその解説
6. クーロンの法則とそのベクトル表示
7. クーロン力と重ね合せの原理
8. 点電荷による電場とそのベクトル表示
9. 複数電荷による電場の合成
10. 電気双極子による電場の計算とベクトル表示
11. 電気力線とガウスの法則
12. ガウスの法則の物理的意味
13. ガウスの法則を用いた電場の計算I
14. ガウスの法則を用いた電場の計算II
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、指定された教科書とWebClass資料を用いて進める。講義中に出題される演習問題を解き、その後教員による解答方法の説明を聞いて自分の答案を自己採点する。そのノートをスマホのスキャンアプリ等で画像化して保存し、WebClassにアップロードする.
・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が,できる限り自学自習によって教科書をマスターする姿勢が大切です.
・オフィス・アワー
授業に関する学生からの質問は,各回の授業終了後又はWebClassの「メッセージ」で受け付けます.

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