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基礎電磁気学演習

Exercises in elementary electromagnetism

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澁佐雄一郎

授業の概要

 物理学は自然界の様々な現象を数学という言語を用いて記述、解析し理解する学問である。基礎物理学を学ぶものの一つの大切な態度は、その基本概念のたどってきた道筋をよく理解することである。これらの基本概念を習得するにあたり、講義で知り教科書で学んだものが、本当に自分のものになっているがどうかを確かめ自信をつけて、さらに新しい工学の探究への意欲を得るために演習は欠かすことができないのである。
 授業では基礎電磁気学の講義に沿って最も基本的な電磁気学関係の演習問題を扱い、具体的な問題の解答を通して電磁気学の法則を理解することを目標とする。

達成目標

1.クーロンの法則およびガウスの法則を理解し、これらを用いて電気力、電場、電位を求めることができる。
2.電荷分布から電位を求められる。電気容量を求めることができる。誘電体内の電場を求めることができる。
3.ビオサバールの法則、アンペールの法則を用いて電流のつくる磁場が求められる。ローレンツ力が計算できる。
4.ファラデーの法則を用いて誘導起電力の計算ができる。交流回路の電流、電力を求めることができる。
5.電磁波、マックスウェルの電磁方程式の概念が理解できる。

授業計画

1.静電場(1)
  ・クーロンの法則
2.静電場(2)
  ・電場、ガウスの法則
3.静電場(3)
  ・電位、電位差
4.静電場(4)
  ・導体、電気容量
5.静電場(5) 
  ・誘電体
6.定常電流
  ・オームの法則、キルヒホフの法則
7.中間試験(範囲は上記1−6とする)
8.磁場と電流(1)
  ・磁石と磁場、磁性体、ビオサバールの法則
9.磁場と電流(2)
  ・電流のつくる磁場、アンペールの法則
10.磁場と電流(3)
  ・電流が磁場から受ける力、ローレンツ力
11.電磁誘導(1)
  ・ファラデーの法則
12.電磁誘導(2)
  ・相互誘導と自己誘導
13.電磁誘導(3)
  ・交流と電気振動
14.電磁波
  ・電束(変位)電流
  ・マクスウエルの電磁方程式
15.期末試験(範囲は上記8−14とする)

評価方法と基準

[評価方法]
到達目標1, 2は中間試験及び授業中での小テスト又は宿題レポートで、到達目標3, 4, 5は期末試験及び授業中での小テスト又は宿題レポートで評価する。
評価基準 中間試験35%、期末試験35%、小テスト、宿題レポート30%の割合で合計し、60%以上を合格とする。

教科書・参考書

教科書
問題プリントを配布する。
高橋正雄著 理工系の電磁気学(共立出版)

参考書
砂川重信著 電磁気学(培風館)

履修前の準備

高校の物理、微分、積分
基礎電磁気学の履修

学習・教育目標との対応(機械工学科)

1.(E)機械の運動機構や動特性,構造や強度,物質・運動量・エネルギーの流れなど,機械工学の基盤技術に関わる物理現象を,自然科学の法則に基づいて理解することができる.

学習・教育目標との対応(機械工学第二学科)

1.(E)機械工学における基盤分野の理解に必要な基礎的な数学の知識と応用能力,実験・分析の遂行に必要な確率・統計,情報処理の基礎的な知識や自然現象を数学的にモデル化し,シミュレーションする基礎的な知識と応用能力を習得する (1) 基礎的な数学の知識 (2) 実験データの分析能力 (3) 情報リテラシの習得 (4) 自然現象をモデル化し,シミュレーションする能力

学習・教育目標との対応(応用化学科)

1.(A)応用化学をささえる工学一般・自然科学・情報技術に関する知識と,その応用能力.

オフィスアワー

授業時間終了後、又は担当教員研究室へどうぞ
非常勤 授業時間終了後、専門講師室へどうぞ

環境との関連

環境に関連しない科目

最終更新 : Thu Mar 28 07:43:38 JST 2013