| 科目名 |
電磁気学基礎 |
| 担当教員 |
綿森 道夫 |
| 対象学年 |
2年 |
クラス |
学部：専門001 |
| 講義室 |
Ｃ１０１ |
開講学期 |
１学期 |
| 曜日・時限 |
月３,木３ |
単位区分 |
選択 |
| 授業形態 |
一般講義 |
単位数 |
2 |
| 準備事項 |
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| 備考 |
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| 授業の詳細1 |
授業の目的
電磁気学では、クーロンの法則から始まって、電場、電位と、電気と磁気の関係する現象のうちの電気に関係する現象に関して理解することを第一の目的とする。そこでは、２つの電荷の間に働く力をクーロンが定量的に示したことを発端として、電場という概念を導入し、電位と変形される。このような概念の拡張を通して電気に関する物理的な学問が形成されたことを理解することが大切である。この現象を的確に表すために、方向を表す数学であるベクトルという手段を用いる。また、ガウスの法則を理解するためには微分と積分の知識も必要不可欠である。その上で、電荷同士のクーロン力は電位を作り、その応用としてキャパシタ（コンデンサ）が存在することを理解しなければならない。電磁気がわかりにくいと思えるのは、電磁気の考え方以前に基礎的な数学を理解していないことに原因があると考えている。しかしながら、電磁気を学ぶことによって電気回路や電子回路の授業のより深い部分を学ぶことができるといえるので、よく理解して欲しいと考えている。
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| 授業の詳細2 |
授業の進め方
授業はテキストにそって進めるがあえて演習問題についての説明はしない。そのかわり理解度確認の出題範囲とすることで、各自に演習の勉強をしてもらうようにする。授業はテキストにそって進むので、予習・復習がやりやすいはずである。
また、回路・電磁気演習の時間に電気磁気学の演習を解いてもらうような宿題をだす。テキストだけでなく、演習の本を利用して演習問題を解く習慣をつければ、他の授業の勉強の方法にも応用がきくはずである。頑張って勉強しましょう。
達成目標
本科目を習得することにより、以下の事柄を把握できると信じているので、このことができるかどうかが達成目標となる。
（１） クーロンの法則を理解し、電位の考え方に発展できる。
（２） ガウスの法則を用いて対称な領域に発生する電場を計算できる。
（３） 簡単な構造のキャパシタの静電容量を計算できる。
（４） 電流と仕事に関してある程度の計算ができる。
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| 授業の詳細3 |
授業計画
１． 電荷
最初に授業の進め方と成績評価について説明したのち、テキスト第1章の電荷について授業を行う。いきなりクーロンの法則が登場する。
２． 重ね合わせの原理
テキスト１．３の重ね合わせの原理について学ぶ。ベクトルの計算に関しても少しふれる。
３． 電場
テキスト２．１の電場について学ぶ。例題を通して積分を実行してみる。
４．ガウスの法則
テキスト２．２のガウスの法則について学ぶ。積分や偏微分の記号が現れ、前半の山である。
５． 電位
テキスト２．３の電位について学ぶ。プロセスがいかにも計算ばかりなので十分演習問題を解いてみてほしい。
６．電気双極子
テキスト２．４の電気双極子について学ぶ。物性物理においては非常に重要な概念であるので、頑張ってほしい。
７． いままでのまとめ
テキスト第1章から第2章までの問題と演習の本から理解度を確認するが、数値や求めるものに関しては多少変更する可能性がある。50点満点である。
８．電気容量
テキスト３．１の電気容量について学ぶ。キャパシターの電気容量の計算ができるようになってほしい。
９． 導体と誘電体
テキスト３．２の誘電体について学ぶ。誘電体が挿入されることによってキャパシターはどう変化するのか興味があるところである。
１０．静電場のエネルギー
テキスト３．３の静電場のエネルギーについて学ぶ。式の多い場所であるが、ぜひポアソン方程式はマスターしよう。
１１． 電流
テキスト４．１の電流について学ぶ。そもそも電流とは何なのかを考えてほしい。
１２．オームの法則
テキスト４．２のオームの法則について学ぶ。電磁気におけるオームの法則の表現方法は少し独特であるが、慣れてほしい。
１３．キルヒホッフの法則
テキスト４．３のキルヒホッフの法則について学ぶ。ここでも連続の式という非常に大切な式が登場する。
１４．回路網
テキスト４．４の回路網について学ぶ。電力の計算などに応用が広がると思う。
１５． 総まとめ
テキスト第3章から第4章までの問題と演習の本から理解度を確認するが、数値や求めるものに関しては多少変更する可能性がある。50点満点である。
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| 授業の詳細4 |
成績評価
2回の理解度確認を100点満点に換算して評価する。
C 評価点が60点から70点のもの（基本的には理解していると考えられる）。
B 評価点が70点から80点のもの（電位に関してある程度理解した考えられる）。
A 評価点が80点から90点のもの（磁場に関してある程度理解していると考えられる）。
AA 評価点が90点以上のもの（達成目標を完全に到達したと考えられる）。
テキスト
『ビジュアルアプローチ電磁気学』 前田和茂、小林俊雄著（森北出版株式会社） ISBN 978-4-627-16221-1
参考書
『演習 電磁気学』 大貫繁雄、安達三郎著（森北出版株式会社） ISBN 978-4-627-71131-0
備 考
電磁気学は力学と並んで物理学の２つの柱をなすものである。現代の電気社会もこの電磁気を中心として成り立っている。確かに電気の各講義（回路理論やデジタル回路、アナログ回路など）を理解するのに直接電磁気が必要になるわけではないが、電気・磁気の関係するいろいろな現象の理解がそれらの講義の深い意味での理解につながると考えられる。
また、今回は本来の電磁気の学問の展開に近づけ、多少数学的変形を取り入れてみる。好き嫌いはあると思うが、理論体系としてはすっきりとして学べると思う。
システム工学群専門科目 工学系共通科目
オフィスアワー
毎週木曜10：40〜12：10
連絡先
A棟A410
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| 授業の詳細5 |
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| 授業の詳細6 |
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| 授業の詳細7 |
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| 授業の詳細8 |
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| 授業の詳細9 |
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| 授業の詳細10 |
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