2020年 短期大学部 シラバス - ものづくり・サイエンス総合学科
設置情報
| 科目名 | 電磁気学Ⅰ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | ものづくり・サイエンス総合学科 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 山田 賢治 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜1 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | E31M |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 電磁気学I・IIを通じて，古典電磁気学（マクスウェル電磁気学）の基本的事項について学習することにより，電磁気学を体系的に理解することを目標とする。 電磁気学は力学と並んで古典物理学の中心であり，量子力学的現象を除けば，ほとんどすべての自然現象が原理的にはこの2つから説明されると言っても過言ではない。電磁気学における基本法則は，電場や磁場が時間的に変動しない限り，電気と磁気に関する法則はそれぞれ独立のものとなり，静電気現象と静磁気現象は別々に取り扱うことができる。 電磁気学Iでは，主として真空中の静電場とその法則（静電気学）について学習する。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
（1）CSTポータルⅡを利用して，主としてオンデマンド型のメディア授業を実施する。 （2）各回の授業において，必要に応じてレポート課題を課す。 |
| 履修条件 | 専門教育科目／選択（物理学分野） （1）電磁気学演習Iを履修すること。 （2）微分積分I・II，数学演習I・IIを履修していること。 （3）ベクトル解析，ベクトル解析演習を履修していること。 |
授業計画
| 第1回 | ・講義ガイダンス ・はじめに （1）電磁気学に現れる基本的物理量 （2）マクスウェル電磁気学 （3）電磁気学における基本単位 【事前学習】物理Ⅱで学習した電磁気学に関する内容について，しっかり復習しておくこと。（3時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（1時間） |
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| 第2回 | ・電磁気学の基本法則（その1） （1）電荷とクーロン力の法則 （2）力の遠隔作用と近接作用 （3）電場，磁場とローレンツ力の法則 （4）電場，磁場の重ね合わせの原理 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第3回 | ・電磁気学の基本法則（その2） （5）電磁場の基本法則とマクスウェル方程式（微分形） 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第4回 | ・電磁気学の基本法則（その3） （7）ベクトル場の積分定理（ガウスの発散定理，ストークスの定理） （8）マクスウェル方程式（積分形） 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第5回 | ・電磁気学の基本法則（その4） （9）マクスウェル方程式と静電場，静磁場の基本法則 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第6回 | ・静電場とその法則（その1） （1）電荷分布の種類 （2）クーロン電場の法則 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第7回 | ・静電場とその法則（その2） （3）静電ポテンシャル 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第8回 | ・静電場とその法則（その3） （4）電位差と渦なしの法則 （5）点電荷の静電ポテンシャル 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第9回 | ・静電エネルギー（その1） （1）静電エネルギー （2）静電ポテンシャルと静電エネルギー 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第10回 | ・静電エネルギー（その2） （3）静電場のエネルギー 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第11回 | ・静電場の境界値問題 （1）ポアソン方程式とラプラス方程式 （2）ポアソン方程式の解の性質（3）ポアソン方程式の解法 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第12回 | ・導体と静電場（その1） （1）導体，絶縁体，半導体 （2）導体の性質 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第13回 | ・導体と静電場（その2） （3）導体表面の静電場 （4）空洞を持った導体 （5）鏡像法 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第14回 | ・コンデンサーと誘電体 （1）電気容量とコンデンサー （2）誘電体 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第15回 | ・この講義で学んだ基本的重要事項のまとめ 【事前学習】理解度確認のための課題について，十分学習しておくこと。（4時間） |
その他
| 教科書 |
（1）佐川弘幸・本間道雄 著 『電磁気学』 物理学スーパーラーニングシリーズ （丸善出版） 2012年 第2版
（2）山村泰道・北川盈雄 著 『電磁気学演習［第3版］』 理工基礎 物理学演習ライブラリ＝3 （サイエンス社） 2019年 第3版
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| 参考書 |
（1）小宮山進・竹川敦 著 『マクスウェル方程式から始める 電磁気学』 （裳華房） 2015年 第1版
（2）長岡洋介・丹慶勝市 著 『例解 電磁気学演習』 物理入門コース／演習 2 （岩波書店） 1990年 第1版
（3）二宮正夫・並木雅俊・杉山忠男 著 『物理のための数学入門』 講談社基礎物理学シリーズ 10 （講談社） 2009年 第1版
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| 成績評価の方法 及び基準 |
（1）授業への取組状況50％，レポート課題への取組状況50％の割合で総合的に評価する。 （2）出席回数が総授業回数の5分の3（9回）に満たない場合は，履修放棄として取り扱い，学業成績を評価E（判定不可）とする。 （3）各回の授業への出席登録は，授業開始から30分以内にログインすると，【出席する】ボタンが表示されているのでクリックする。出席パスワードを要求されるが，空欄のまま【OK】ボタンをクリックする。 （4）必ず出席登録を行った後に，受講（教材資料の閲覧，課題の解答など）すること。 （5）授業開始から30分を経過した後に受講した場合は，欠席として取り扱うことがある。 |
| 質問への対応 | 電子メール，Zoom等により随時対応する。 |
| 研究室又は 連絡先 |
研究室：船橋校舎９号館１階916Ｅ号室 E-mail：yamada.kenji＠nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
月曜 船橋 12:15 ～ 13:15 ９号館１階916Ｅ号室
木曜 船橋 12:15 ～ 13:15 ９号館１階916Ｅ号室
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| 学生への メッセージ |
【令和元年度成績分布状況】履修者数 20名 S：2人(12.5%)，A：3人(18.75%)，B：3人(18.75%)，C：4人(25%)，D：4人(25%)，E：4人 |