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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 工学部電気電子工学科 ・専門教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 2年次
選択・必修 必修
学科必修
授業科目名 電磁気学I及び演習
でんじきがくいちおよびえんしゅう
Electromagnetism I and Exercise
単位数 3 単位
他学部・他研究科からの受講 他学部の学生の受講可, 他学科の学生の受講可
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

前期

開講時間 木曜日 7, 8時限; 金曜日 1, 2時限
開講場所 工学部20番教室(木曜7,8限)
工学部28番教室(金曜1,2限)

担当教員 佐藤 英樹 (工学研究科電気電子工学専攻)

SATO, Hideki

学習の目的と方法

授業の概要 この講義では,「基礎電磁気学及び演習」で学習した内容を基礎とし,これに「ベクトル解析及び演習」で学習した内容を加え,電磁気学の内容のうち静電気現象についてさらに発展的な内容を学習する。理論を詳述するとともに,物理像を平易に解説することに重点を置く。授業は講義と演習に分かれており,講義での内容を,演習をとおしてより深く理解してもらうことを目指す。本講義では,自然現象や工学の様々における様々な電磁気学現象を参考にしながら,電磁気学の基礎を学習するとともに解決能力を養うように進める。
学習の目的 電気電子工学の基礎となる「静電気現象」に関する知識を習得する。
電位,電界,電気力線,電束密度,分極,静電エネルギーなどの概念を理解する。
学習の到達目標 本講義での学習をとおし,以下の知識,能力を身につけることを目的とする。

「基礎知識と専門知識」
 ・静電界の基本法則を理解できる。
 ・電磁気学に関する基本的な演習問題を解くことが出来る。
「自主的継続的学習能力」
 ・与えられた提出課題について,自主的に資料収集を行い,整理してレポートとしてまとめることができる。
 ・授業内容および提出課題などの自主学習を通し,電磁気学現象は我々にとってきわめて身近な現象であり,またこれらが工学のさまざまな場面で応用されていることが理解できる。
「制約下での仕事」
 ・与えられた提出課題について,限られた期日までに限られた量の文章,数式および図を用いてまとめ,提出することができる。


★学習・教育目標:「基礎知識と専門知識」,「自主的継続的学習能力」,「制約下での仕事の推進・統括」に関する能力を向上させる。
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目
学習・教育目標との関連(達成度点検シートの重み):基礎知識と専門知識(0.7),自主的継続的学習能力(0.1),制約下での仕事の推進・統括(0.2)

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  •  倫理観
  •  モチベーション
  • ○主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  •  幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  •  論理的思考力
  •  課題探求力
  •  問題解決力
  •  批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  • ○討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  • ○感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 講義 演習

授業の特徴 能動的要素を加えた授業 Moodle

教科書 「電磁気学」-その物理像と詳論―小塚洋司著(森北出版㈱)
参考書 物理入門コース 「電磁気学I,II」 (長岡洋介, 岩波書店)
「電磁気学」(中山正敏,裳華房)
新・電気システム工学 「電気磁気学 〜いかに使いこなすか〜」 (小野 靖, 数理工学社)
など。
その他,電磁気学に関連する演習書。
成績評価方法と基準 ◎原則として以下の基準に従い,成績判定します。
・評価は,演習・提出課題(10点),中間試験(30点),期末試験(60点)の総計100点で行い,総計点数/10を四捨五入して評点とし,評点6以上を合格とする。
◎出席および提出課題の提出は単位修得の必要条件です。
・5回以上欠席した場合は原則として不合格とする。
・提出課題の提出状況が悪い(提出課題の合計点が満点の半分以下)場合は,不合格となることがある。
オフィスアワー 毎週金曜日10:30〜12:00 
場所:電子情報棟1階1112室
その他,電子メールでも対応します(sato@elec.mie-u.ac.jp)。
受講要件
予め履修が望ましい科目 電気・電子工学に関する全ての科目の基礎である。1年次に開講の「基礎電磁気学及び演習」および「ベクトル解析及び演習」を履修し,十分理解しているしていることが望ましい。
発展科目 電気・電子工学に関する全ての科目の基礎であるが,特に「電磁気学II及び演習」とは連続的につながっている。
授業改善への工夫 授業アンケートの内容を授業にフィードバックする。また,授業に関して適宜意見聴取を行い,これを授業に反映させる。
その他 (1)1週間に2コマ(4時限)の実施になります。各コマごとに教室が異なりますので注意して下さい。
(2) 以下のような場合は,その時点で不合格とすることがあります。
・出席の代筆,他者の提出課題をコピーしての提出するなど不正行為をした場合
・著しく受講態度が悪いと認められた場合
(3) 本授業では,Moodleを利用します。毎回授業の前後はMoodleの本授業のページをこまめにチェックしてください。

授業計画

キーワード 電荷, 電界, 電位, 真空, 導体, 電気双極子, 容量, 誘導, 誘電体, 静電エネルギー,応力,磁界,電流
Key Word(s) Charge, Electric field, Electrostatic potential, Vacuum, Conductor, Electric dipole, Capacity, Induction, Dielectrics, Electrostatic Energy, Stress, Magnetic field, Electric current
学習内容 講義と演習はほぼ対の形で進める予定です。

第1回 復習:基礎電磁気学/電荷とクーロンの法則
第2回 真空中の静電界(1) 電界,電位
第3回 真空中の静電界(2) 電界の保存性,電気力線,真空中のガウスの法則
第4回 真空中の静電界(3) ポアソンの方程式とラプラスの方程式
第5回 真空中の静電界(4) 電気双極子
第6回 真空中の静電界(5) 電気双極子による電界,電気二重層
第7回 真空中の導体系(1) 導体に与えた電荷の分布と静電界
第8回 中間試験/真空中の導体系(2) 電位係数
第9回 真空中の導体系(3) 容量係数,誘導係数,静電容量
第10回 誘電体(1) 分極, 誘電率
第11回 誘電体(2)  誘電体内の電界と分極の関係, 電束,誘電体中のガウスの法則, 誘電体の境界条件
第12回 静電エネルギーと応力(1) 孤立導体の有する静電エネルギー,複数導体による静電エネルギー,電界中の静電エネルギー
第13回 静電エネルギーと応力(2)静電応力,仮想変位・導体間に働く力,誘電体間に働く力
第14回 電界の特殊解法
第15回 電流・真空中の磁界
第16回 期末試験


本講義の対象は主に静電界に関する内容ですが,時間が許す限り電流と磁界,変動する電界などの内容も扱う予定です。
学習課題(予習・復習) 毎回の授業において,提出課題を課します。
教科書の演習問題などは,指示されなくても予習,復習で自主的に解答するようにして下さい。
ナンバリングコード(試行) EN-ELEC-2

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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