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Ⅱ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | ものづくり・サイエンス総合学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 前田 知人 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 木曜2 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | E42F |
| 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Ⅱでは，はじめに静磁気学の法則について学習し，続いて変動する電磁場の法則について学ぶ。学修到達目標は以下のとおりとする。 (1) 電荷の保存則の物理的意味を説明でき，式を導出することができる。 (2) ビオ-サバールの法則を説明でき，与えられた典型的な電流分布から磁場を計算することができる。 (3) ベクトルポテンシャルと磁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) アンペールの法則を説明でき，与えられた典型的な電流分布から磁場を計算することができる。 (5) ファラデーの電磁誘導の法則について説明でき，インダクタンス等の関連する計算をすることができる。 (6) 電磁場のエネルギー密度及びその流れについて説明でき，関連する計算をすることができる。 (7) マクスウェルの方程式を微分形・積分形に変形でき，各項の物理的意味を説明できる。 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-208 |
|---|---|
| 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。レポート課題は原則として当日に授業内で提出する。提出されたレポート・小テストは評価をつけ返却し解説を行う。 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。 |
| 履修条件 | 専門教育科目／選択（物理学分野） （1）電磁気学演習IIを履修すること。 （2）電磁気学I，電磁気学演習Iを履修していること。 （3）微分積分I・II，数学演習I・IIを履修していること。 （4）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 | 定常電流と磁場（その１）： 定常電流と電気伝導，オームの法則・ジュールの法則，電流密度と電荷保存則 【事前学習】電磁気学Ⅰで学習したの授業内容について振り返り，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。 |
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| 第2回 | 定常電流と磁場（その２）： 定常電流に働く磁気力，ローレンツ力 【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 | ビオ-サバールの法則（その１）： ビオ-サバールの法則とその応用 【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4回 | ビオ-サバールの法則（その２）： 磁気双極子とループ電流の等価性 【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 | アンペールの法則（その１）： ベクトルポテンシャル，アンペールの法則 【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） 【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 | アンペールの法則（その２）： アンペールの法則の応用 【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7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8回 | 電磁誘導の法則（その1）： 磁束，ファラデーの電磁誘導の法則 【事前学習】これまで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9回 | 電磁誘導の法則（その２）： 磁場中を運動する回路，自己誘導 【事前学習】これまで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 | 電磁誘導の法則（その３）： 相互誘導，静磁場のエネルギー密度 【事前学習】これまで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 | 電磁誘導の法則（その４）： 微分形の電磁誘導の法則 【事前学習】これまで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 | 真空中の電磁場（その１）： 電磁場のエネルギー，ポインティングベクトル 【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13回 | 真空中の電磁場（その２）： 変位電流とマクスウェル-アンペールの法則 【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） 【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) |
| 第15回 | 真空中の電磁場（その３）： 真空中のマクスウェル方程式，真空中の電磁波 【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。 |
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［新訂版］』 理工基礎 物理学演習ライブラリ＝3 サイエンス社 2004年 第1版
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| 参考書 |
（1）渡邊靖志 著 『基礎の電磁気学 マクスウェル方程式から始める』 培風館 2004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)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。 (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 |
水曜 船橋 09:00 ～ 10:30
水曜 船橋 12:20 ～ 13:00
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| 学生への メッセージ |
遠慮なくどんどん質問に来てください。 【令和４年度成績分布状況】履修者数21名 S:4人(19.05%),A:6人(28.57%),B:5人(23.81%),C:4人(19.05%),D:2人(9.52%),E:0人 |