2023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 | 前田 知人 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜2 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | E32M |
| クラス | |||
| ポリシー | ディプロマ・ポリシー【DP】 カリキュラム・ポリシー【CP】 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 我々の身の回りで起こる電気・磁気に関する現象を，電場及び磁場を用いて記述する電磁気学の理論体系について学習する。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）について学ぶ。学修到達目標は以下のとおりとする。 (1) クーロンの法則について説明でき，与えられた典型的な電荷分布から電場を計算することができる。 (2) 積分形のガウスの法則を説明でき，与えられた典型的な電荷分布から電場を計算することができる。 (3) 静電ポテンシャルと電場の関係について説明でき，関連する計算をすることができる。 (4) 導体の静電場中の性質を説明でき，（コンデンサーを含む）関連する計算をすることができる。 (5) 静電エネルギーについて説明でき，関連する計算をすることができる。 (6) 静電場の微分法則について説明でき，与えられた典型的な電荷分布から解を求めることができる。 本授業科目はDP1及びCP1に該当しています。 科目ナンバリング:MFmPh-207 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
【対面授業】 講義形式の授業行う。毎回教科書を持参すること。各回の授業において，必要に応じてレポート課題を課す。学習した内容について，数回の小テストを実施し，その理解度を確認する。提出されたレポート・小テスト等は評価を付けて返却し，解説を行う。 |
| 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： 電磁気学に現れる基本的物理量，マクスウェル方程式，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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
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| 第2回 | クーロンの法則（その１）： 電荷とクーロン力の法則，力の遠隔作用と近接作用，静電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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第3回 | クーロンの法則（その２）： 様々な電荷分布（電気双極子，連続的な電荷分布） 【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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第4回 | ガウスの法則（その1）： 電気力線とその性質，積分形のガウスの法則，ガウスの法則の応用 【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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第5回 | ガウスの法則（その２）： 続：ガウスの法則の応用 【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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第6回 | 静電ポテンシャル（その１）： 静電気力による仕事と静電ポテンシャル，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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第7回 | 静電ポテンシャル（その２）： 静電ポテンシャルと重ね合わせの原理 【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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第8回 | 小テスト１及びその解説 【事前学習】この講義で学んだ基本的重要事項について，資料を見返し，十分復習しておくこと。（4時間） |
| 第9回 | 静電場の微分法則： 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），静電場の微分法則 【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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第10回 | 静電エネルギー： 静電エネルギー，静電ポテンシャルと静電エネルギー，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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第11回 | コンデンサー： コンデンサーと静電容量，コンデンサーの接続 【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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第12回 | 静電場の境界値問題： ポアソン方程式とラプラス方程式，ポアソン方程式の解の性質，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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第13回 | 導体と静電場： 導体・絶縁体・半導体，導体の性質，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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第14回 | ・小テスト２及びその解説 【事前学習】この講義で学んだ基本的重要事項について，資料を見返し，十分復習しておくこと。（4時間） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】翌週に返却し，解説を行う。 |
| 第15回 | 誘電体： 誘電体の性質，誘電体とコンデンサー 【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） 【課題】授業で指示した演習問題を解き，提出する。 【フィードバック】返却し，答案で解説を行う。 |
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 |
（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）毎回の課題提出状況60％，授業内小テスト40％の割合で総合的に評価する。詳細は，授業時に配布する科目ルーブリック表の成績評価基準に記載する。 （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。 |
| 質問への対応 | 研究室のほか，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911B室 E-mail：maeda.tomohito@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 船橋 12:15 ～ 13:15 ９号館１階911B室
金曜 船橋 12:15 ～ 13:15 ９号館１階911B室
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| 学生への メッセージ |
遠慮なく質問してください。 【令和４年度成績分布状況】履修者数28名 S:4人(16%),A:10人(40%),B:5人(20%),C:6人(24%),D:0人(0%),E:3人 |