物理学基礎
 Introduction to Electromagnetism
 担当教員:数物学教員
 担当教員の所属:大学院理工学研究科
 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
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. 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.

講義は、Microsoft Teamsを用いたオンライン(リアルタイム、または、オンデマンド)を主とする.
大学供与のアカウントを用いたMicrosoft Teamsへの登録を受講の必須要件とする.
・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 序論
2 クーロンの法則、ベクトル
3 クーロンの法則、ベクトル (問題を解く時間と解説1)
4 クーロンの法則、ベクトル (問題を解く時間と解説2)
5 重ね合わせの原理、点電荷のつくる電場
6 連続分布する電荷のつくる電場
7 重ね合わせの原理、点電荷のつくる電場 (問題を解く時間と解説1)
8 重ね合わせの原理、点電荷のつくる電場 (問題を解く時間と解説2)
9 重ね合わせの原理、点電荷のつくる電場 (問題を解く時間と解説3)
10 小テスト
11 電気力線、ガウスの法則
12 連続分布する電荷のつくる電場、ガウスの法則(問題を解く時間と解説1)
13 連続分布する電荷のつくる電場、ガウスの法則(問題を解く時間と解説2)
14 連続分布する電荷のつくる電場、ガウスの法則(問題を解く時間と解説3)
15 小テスト

【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
わからないところは、講義中に声を出して積極的に質問すること.
指定の教科書を購入し(電子書籍可)、教科書1, 2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・授業資料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、クーロン力・電場等の物理量を正しく計算できること.
・方法
授業中に複数回行う小テスト(100点)により評価する. 60点以上を合格とする. 受講態度により減点する場合がある.

【テキスト・参考書】
教科書1: 電磁気学Ⅰ (物理入門コース 新装版)、参考ISBN: 9784000298636、長岡洋介著、岩波書店 (電子教科書)
教科書2: 例解 電磁気学演習(物理入門コース/演習 新装版)、参考ISBN: 9784000298926、長岡洋介著、岩波書店 (電子教科書)

【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
オフィスアワーは設けない. 受講者間で質問内容を共有できるようMicrosoft Teamsのチームに質問を投稿すること.

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