| 科目名[英文名] | |||||
| 材料電磁気学 [Electromagnetics for material science] | |||||
| 区分 | 工学部専門科目 | 選択必修 | 単位数 | 2 | |
| 対象学科等 | 対象年次 | 2～4 | 開講時期 | 1学期 | |
| 授業形態 | 1学期 | 時間割番号 | 022357 | ||
| 責任教員 [ローマ字表記] | |||||
| 臼井 博明 [USUI Hiroaki] | |||||
| 所属 | 工学部 | 研究室 | 4-241 | メールアドレス | |
| 概要 |
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当該学科の専門基礎科目（物理学）に相当する科目の一つである。 ガウスの定理とポアソンの方程式を元に静電気現象を習得し、引き続き磁界と電流の関係を学ぶ。 電荷・電界・電位の関係を理解すると共に、電流から磁界が発生すること、磁界から起電力が発生することを理解する。 |
| 到達基準 |
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１．本科目のカリキュラムポリシーの観点については，工学部履修案内のカリキュラムマップを参照すること ２．ガウスの法則を用いて電界を求める計算ができること ３．ポアソンの方程式を用いて電位を求める計算ができること ４．電荷、電界、電位の関係を式で記述できること ５．磁界中の電荷及び電流に加わる力を記述できること ６．ビオサバールの法則を用いて磁束密度を求める計算ができること ７．アンペールの法則を用いて磁束密度を求める計算ができること ８．運動する回路および変化する磁界中での誘導起電力がもとめられること ７．波動方程式の解を記述できること ８．波動の反射現象について式を用いて記述できること ９．定在波の現象を式を用いて説明でき、弦の固有振動数を求められること 10．媒質界面での反射と屈折につて、ホイヘンスの定理を用いて説明できること |
| 授業内容 |
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０．オリエンテーション （１） ０．基礎知識の確認と電磁気学の意義 高校までの知識の復習と大学で学ぶ電磁気学の意義について １．静電界 （２） １－１．クーロンの法則と電気力線 クーロンの法則をベクトル標記し、電気力線の概念を理解する （３） １－２．ガウスの法則 ガウスの法則を理解し、単純な系の電界を求める （４） １－３．電位と静電容量 電位の概念を理解し、ガウスの法則と併せることで静電容量を求める （５） １－４．ポアソンの方程式と微分形式 ガウスの方程式を微分標記し、ポアソンの方程式を導出する （６） １－５．金属と絶縁体 金属と絶縁体（誘電体）の特性を理解する ２．電流と磁界 （７） ２－１．ローレンツ力 磁界の働きについて理解する （８） ２－２．ビオサバールの法則 磁界の発生について理解する （９） ２－３．磁束密度のガウスの法則と磁性の概念 磁束密度の概念及び電界と磁界の差異について理解する （10） ２－４．アンペールの法則 アンペールの法則を理解し、単純な系の磁束密度を求める ３．電磁誘導 （11） ３－１．レンツの法則 電磁誘導の概念を理解する （12） ３－２．発電機 電磁誘導の応用例を紹介する ４．電磁波 （13） ４－１．変位電流とマクスウェルの方程式 変位電流の概念を理解し、前項までの概念を総括してマクスウェルの方程式を導出する （14） ４－２．電磁波 マクスウェルの方程式から電磁波の性質について理解する ５．まとめ ６．期末試験 |
| 履修条件・関連項目 |
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・演習及び期末試験に向けて本学の標準時間に準ずる予習と復習を行うこと。 ・ベクトルの基礎、微分・積分学の基礎についてあらかじめ理解していること。 ・力学の基本（運動方程式、ポテンシャルエネルギー）についてあらかじめ理解していること。 |
| テキスト・教科書 |
| 物理学通論 II （原 康夫 著、学術図書出版） |
| 参考書 |
| 成績評価の方法 |
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演習 10% 授業時間に随時実施する演習問題にたいして正しく解答できること 期末試験 90% 「到達基準」に対応した期末試験の問題に対して正しく解答できること 直近の成績分布 S 18% A 25% B 20% C 16% D 20% |
| 教員から一言 |
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電磁気学は積分・微分の式が多く苦手と考える向きが多いが、基本原理をまずグラフィカルにイメージすることに努め、次にそれを式に表現する。 物質の性質と分子の振る舞いを理解する上で必要不可欠な分野である。また、日常生活の身近なところでも、さまざまな電磁気現象が用いられている。 |
| キーワード |
| ガウスの定理 ポアソンの方程式 磁束密度のガウスの法則 アンペールの法則 電磁誘導 交流回路 インピーダンス 変位電流 マクスウェルの方程式 |
| オフィスアワー |
| 毎週金曜日午後4時 ４号館２４１号室 |
| 備考１ |
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基本的には対面で実施 Google Classroom クラスコード vtecatx |
| 備考２ |
| 参照ホームページ |
| 開講言語 |
| 日本語 |
| 語学学習科目 |
| 更新日付 |
| 2022/03/11 17:36:32 |