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シラバス

電子応用工学科 2024年度入学生

科目名 電磁気学 作成日 2024/03/11
区分 必修 講義
開催時期 1年次 後期
講義・演習駒数/週 1駒
実習・実験駒数/週 0駒
合計駒数/週 1駒
総時間数 30時間
総単位数 2単位
企業連携
授業の目的 電子工学におけるセンサー、電子回路、無線工学などを学ぶためには、電磁気学の法則について理解することは不可欠である。本講座では、電磁気学に必要な知識と重要法則を修得し、科学的思考を身に付けた技術者を育成することを目的とする。さらに、無線工学を理解する上で重要となるマクスウェル方程式についても学習する。
到達目標 1. 静電気に関する説明が出来る。 2. クーロン力に関する説明が出来る。 3. 静電誘導と誘電分極の関係が説明出来る。 4. 電流と磁界の関係が説明出来る。 5. フレミングの法則の説明が出来る。 6. 電磁誘導の法則が説明出来る。 7. 電磁気学の各現象がマクスウェルの方程式で表現が出来る。

評価項目 ①定期テスト ②小テスト ③レポート ④課題 ⑤作品 ⑥ポートフォリオ ⑦成果発表 ⑧その他
割合  % 50%  % 50%  %  %  %  %
評価基準
1. クーロンの法則の説明が出来ること。 2. ガウスの法則の説明が出来ること。 3. 電位差と電界の関係が説明出来ること。 4. 右ねじの法則の説明が出来ること。 5. フレミングの法則の説明が出来ること。 6. アンペールの法則が説明出来ること。 7. 電磁誘導の法則が説明出来ること。
※上記に示した評価項目の割合(%)を基準に、総合評価点を算出して成績評価を行う。
※出席率が80%未満の場合は、評価対象としない。

担当教員 阪井 茂
テキスト・参考文献 竹内淳,「BLUEBACKS高校数学でわかるマクスウェル方程式」,講談社 山本、左巻,「BLUEBACKS 新しい高校物理の教科書」,講談社(物理学の教科書) プリント(Webにて配布)
実務経験有無  
電子機器メーカーにおいて誘電体フィルターの設計に従事した経験がある。その経験から取得した知識とスキルを活かして、電磁気学に関して実践的な教育を行う。 
関連科目 物理学、電気回路、センサー、資格対策(ハード系)  履修前提   

授業計画

回数 学習目標 学習項目
1 学習する上での心構えとして、「学習目標」や「評価方法・基準」についての説明が出来る。平賀源内やフランクリンから始まった電磁気学の歴史の説明が出来る。さらに、電磁気学に必要なベクトル解析についての説明が出来る。  1. ガイダンス 2. 電磁気学の歴史(クーロンとファラデー) 3. ベクトル関数の基礎 
【理解度確認】演習問題
2 電磁気学に必要な微積分の基礎が修得出来る。さらに、クーロン力の測定方法とガウスの定理の説明が出来る。  1. 微分積分学の基礎 2. クーロンの法則 3. 静電界の保存 
【理解度確認】演習問題
3 クーロンの法則から電界と電位の説明が出来る。  1. 電位差と電界 2. 電荷と電束 
【理解度確認】演習問題
4 ガウスの定理とマクスウェル方程式の関係が説明出来る。  1. ガウスの定理 2. マクスウェル方程式(第1式) 
【理解度確認】演習問題
5 静電容量(コンデンサ)内の電界、エネルギー、誘電体、変位電流等の考え方の説明が出来る。  1. 静電容量 
【理解度確認】演習問題
6 静電容量とマクスウェル方程式との関係が説明出来る。  1. マクスウェル方程式(第4式) 
【理解度確認】演習問題
7 磁界と磁力線の関係が説明出来る。さらに、磁界とマクスウェル方程式との関係が説明出来る。  1. 磁界と磁力線 2. マクスウェル方程式(第3式) 
【理解度確認】小テスト(1~6回までの理解度)
8 電流によって発生する磁界に関する右ねじの法則、ビオサバールの法則、アンペールの周回積分などの説明が出来る。  1. 右ねじの法則 2. ビオサバールの法則 3. アンペールの法則 
【理解度確認】演習問題
9 フレミングの左手の法則と、磁界内で移動電荷(電流)が受ける力の説明が出来る。さらに、応用例としてモーターの動作原理の説明が出来る。  1. フレミングの左手の法則 2. モーター 
【理解度確認】演習問題
10 磁界内で運動する電荷に対して働く力について説明が出来る。さらに、応用例としてホール素子(磁気センサ)内での電荷の運動の説明が出来る。  1. ローレンツ力 2. ホール素子(磁気センサ) 
【理解度確認】演習問題
11 電流によって起こる電磁現象とマクスウェル方程式との関係が説明出来る。  1. マクスウェル方程式(第4式) 
【理解度確認】演習問題
12 フレミングの右手の法則と、磁界内を移動する金属に発生する電圧の関係が説明出来る。応用例として発電機の動作原理の説明が出来る。  1. フレミングの右手の法則 2. 発電機 
【理解度確認】演習問題
13 コイルやトランスの動作原理の説明が出来る。  1. 電磁誘導 2. トランス 
【理解度確認】演習問題
14 電磁誘導とマクスウェル方程式との関係が説明出来る。   1. マクスウェル方程式(第2式) 
【理解度確認】小テスト(7~13回までの理解度)
15 電圧、電流、変位電流の関係をマクスウェル方程式を使って説明が出来る。  1. マクスウェル方程式の拡張 
【理解度確認】演習問題