|| 英語(English)
学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 電気電子工学科(2018年度入学〜)
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
電気磁気学Ⅰ
Electromagnetics I
4 E604-01 2021年度
2期(後学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.電荷とクーロン力 2.電界と電位 3.導体系の静電容量 4.誘電体 5.地域連携 「電気磁気学Ⅰ」は電気電子・情報通信分野における重要な基礎科目であり、2年次以降に 履修する専門科目を理解するのに必須である。本授業では「電気磁気学」における様々な物 理現象を解析するのに必要な基礎数学を修得すること、主として静電場における電荷、電界 、電位、静電容量に関する基本法則を理解すること、静電界の諸問題への解答能力を修得す ることを「学習・教育目標」とし、続く「電気磁気学Ⅱ」、「電気磁気学Ⅲ」の理解に必要 な基礎学力を身につける。(関連する学習・教育目標:[J])
授業の概要および学習上の助言
授業では下記の項目を扱う。 第1章 電荷とクーロン力(電気を帯びる現象、電荷とその性質, 導体と不導体、静電誘導、クーロンの法則、クーロン力     の合成、クーロン力と平面座標、平面座標での複数のクーロン力の合成、クーロン力と空間座標)  第2章 電界と電位(電界、複数の電荷による合成電界、連続的に分布した電荷による合成電界、電気力線、微小面積を通過     する電気力線、電位、複数の電荷による電位、等電位面、電位の空間表示、ガウスの法則とその応用)  第3章 導体系の静電容量(帯電している導体の性質、静電容量、種々の導体系の静電容量、電気影像法、コンデンサの接      続、コンデンサのエネルギー) 第4章 誘電体(誘電体の性質、分極、誘電体中の電界と電束密度、2種類の誘電体中での電界と電束密度、誘電体のある導     体間に蓄えられるエネルギー、誘電体で満たされた導体間に働く力) 第5章 電流(電荷の移動、オームの法則、抵抗と抵抗体、コンダクタンスと導電率、ジュール熱と電力、導体中での電界と     電流密度)
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:基礎電気磁気学Ⅰ[金沢工業大学] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
本授業は「電気磁気学」の導入科目であり、この後には「電気磁気学Ⅱ」、「電気磁気学Ⅲ」 の履修が予定されている。このた め、下記の予備知識と技能が必要である。 1. 電気磁気学を理解するために必要な基礎数学(関数とグラフ、三角関数、ベクトル解析、微積分)を復習しておくこと。  2. 電気磁気学では多くの新しい「単位」が使われる。主な物理量の単位および単位系の構成を理解しておくこと。 3. 専門用語の定義および重要公式を理解すると共に、多くの演習問題に積極的に取り組み、解答能力を高めること。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
J 電荷の性質、電荷間に作用するクーロン法則が理解でき、静電界に関する基礎的な問題が解ける。
J 電荷が形成する電界と電位の関係を理解し、ガウスの法則を用いて種々の電荷分布に対する電界と電位の基礎問題が解ける。
J 導体系の静電容量、静電エネルギー、複数のコンデンサの直並列接続による合成容量に関する基礎的な問題が解ける。
J 誘電体の電気分極を理解し、誘電体を含む導体間の静電容量および静電エネルギーに関する基礎的な問題が解ける。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 40 30 30 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 30 30 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 20 20 0 0 0 0 0 40
思考・推論・創造する力 20 10 0 0 0 0 0 30
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 20 0 0 0 0 20
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 10 0 0 0 0 10
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 行動目標の各項目の達成度を筆記試験を実施して確認する。実施日と実施内容については予め通知する。
クイズ
小テスト
授業内容の理解度を逐次確認することにより、達成度の振り返りを行う。授業の進行状況に合わせて、お よそ毎授業あるいは各章の終了時に実施する。実施日と実施内容については予め通知する。
レポート 行動目標を達成するための演習課題として実施する。授業の進行状況に合わせて、授業内容あるいは教科 書の内容から出題する。レポートは指定された期日までに提出しなければならない。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
行動目標の4項目をほぼ確実に達成するとともに、本科目の後 に続く「電気磁気学Ⅱ」および「電気磁気学Ⅲ」などの関連科 目への興味関心と学習意欲が形成されているレベル 行動目標の4項目を70%から80%達成しているレベル
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
1 回 授業の進め方に関するガイダンス 学習支援計画書の説明 第1章 電荷とクーロン力 1.1 電気を帯びる性質 1.2 電荷とその性質 講義と質疑: 主として教科書 を使用し、必要に応じて補助 教材を併用する。また、原則 として各章あるいは幾つかの 節毎に小テストを行う。 学習支援計画書に記載された「教 育目標」「授業概要」「行動目標 」等をよく読み、内容を理解する 。次回の授業内容を予習する。 教科書の1.1および1.2をよく読み 、例題を参考に自ら問題1.1およ び1.2を解くこと。 復100 予100
2 回 第1章 電荷とクーロン力 1.3 導体と不導体 1.4 静電誘導 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の1. 3および1.4をよく読み、例題を参 考に自ら問題1.3および1.4を解く こと。 復100 予100
3 回 第1章 電荷とクーロン力 1.5 クーロンの法則 1.6 クーロン力の合成 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の1. 5および1.6をよく読み、例題を参 考に自ら問題1.5〜1.8を解くこと 。 復100 予100
4 回 第1章 電荷とクーロン力 1.7 クーロン力と平面座標 1.8 平面座標上での複数のクーロン力の合成 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の1. 7および1.8をよく読み、例題を参 考に自ら問題1.9〜1.10を解くこ と。 復100 予100
5 回 第1章 電荷とクーロン力 1.8 平面座標上での複数のクーロン力の合成 1.9 クーロン力と空間座標 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の1. 8および1.9をよく読み、例題を参 考に自ら問題1.10〜1.11を解くこ と。 復100 予100
6 回 第1章のまとめ 復習と演習 発展問題 小テストなど 講義と質疑 演習問題 振り返り 試験など 第1章の学習内容を自己点検し、 復習と演習問題により総合的な理 解度を高める。疑問点は授業、学 習支援システムなどを利用して解 決する。 復100 予100
7 回 第2章 電界と電位 2.1 電界 2.2 複数の電荷による合成電界 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の2. 1および2.2をよく読み、例題を参 考に自ら問題2.1〜2.4を解くこと 。 復100 予100
8 回 第2章 電界と電位 2.3 連続的に分布した電荷による合成電界 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の2. 3をよく読み、例題を参考に自ら 問題2.5〜2.6を解くこと。 復100 予100
9 回 第2章 電界と電位 2.4 電気力線 2.5 微小面積を通過する電気力線 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の2. 4および2.5をよく読み、例題を参 考に自ら問題2.7を解くこと。 復100 予100
10 回 第2章 電界と電位 2.6 電位 2.7 複数の電荷による電位 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の2. 6および2.7をよく読み、例題を参 考に自ら問題2.8〜2.9を解くこと 。 復100 予100
11 回 第2章 電界と電位 2.8 等電位面 2.9 電位の空間座標表示 2.10 電位の傾き 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の2. 8〜2.10をよく読み、例題を参考 に自ら問題2.10〜2.11を解くこと 。 復100 予100
12 回 第2章 電界と電位 2.11 ガウスの法則 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の2. 11をよく読み、ガウスの法則の内 容を理解すること。 復100 予100
13 回 第2章 電界と電位 2.12 ガウスの法則の応用 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の2. 12をよく読み、例題を参考に自ら 問題2.12〜2.14を解くこと。 復100 予100
14 回 第2章 電界と電位 2.12 ガウスの法則の応用 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の2. 12をよく読み、例題を参考に自ら 問題2.15〜2.18を解くこと。 また、中間試験に備えこれまで学 習した内容を復習し、整理してお く。 復100 予100
15 回 第2章のまとめ 発展問題 中間試験 試験の解説など 講義と質疑 演習問題 振り返り 試験など 第2章の学習内容を自己点検し、 復習と演習問題、試験などにより 総合的な理解度を高める。疑問点 は授業、学習支援システムなどを 利用して解決する。 200
16 回 第3章 導体系の静電容量 3.1 帯電している導体の性質 3.2 静電容量 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の3. 1〜3.2をよく読み、例題を参考に 自ら問題3.1〜3.3を解くこと。 復100 予100
17 回 第3章 導体系の静電容量 3.3 種々の導体系の静電容量 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の3. 3をよく読み、例題を参考に自ら 問題3.4〜3.7を解くこと。 復100 予100
18 回 第3章 導体系の静電容量 3.3 種々の導体系の静電容量 3.4 電気影像法 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の3. 3〜3.4をよく読み、例題を参考に 自ら問題3.8〜3.10を解くこと。 復100 予100
19 回 第3章 導体系の静電容量 3.5 コンデンサの接続 3.6 コンデンサのエネルギー 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の3. 5〜3.6をよく読み、例題を参考に 自ら問題3.11〜3.15を解くこと。 復100 予100
20 回 第3章のまとめ 復習と演習 発展問題 小テストなど 講義と質疑 演習問題 振り返り 試験など 第3章の学習内容を自己点検し、 復習と演習問題により総合的な理 解度を高める。疑問点は授業、学 習支援システムなどを利用して解 決する。 復100 予100
21 回 第4章 誘電体 4.1 誘電体の性質 4.2 分極 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の4. 1〜4.2をよく読み、例題を参考に 自ら問題4.1〜4.3を解くこと。 復100 予100
22 回 第4章 誘電体 4.3 誘電体中の電界と電束密度 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の4. 3をよく読み、例題を参考に自ら 問題4.4を解くこと。 復100 予100
23 回 第4章 誘電体 4.4 電束に関するガウスの法則 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習し、電束に関する ガウスの法則の内容を理解する。 復100 予100
24 回 第4章 誘電体 4.5 誘電体中のガウスの法則の応用 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の4. 5をよく読み、例題を参考に自ら 問題4.5〜4.7を解くこと。 復100 予100
25 回 第4章 誘電体 4.6 2種類の誘電体中での電界と電束密度 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の4. 6をよく読み、例題を参考に自ら 問題4.8〜4.12を解くこと。 復100 予100
26 回 第4章のまとめ 復習と演習 振り返り 発展問題 小テストなど 講義と質疑 演習問題 振り返り 試験など 第4章の学習内容を自己点検し、 復習と演習問題により総合的な理 解度を高める。疑問点は授業、学 習支援システムなどを利用して解 決する。 復100 予100
27 回 第5章 電流 5.1 電荷の移動 5.2 オームの法則 5.3 抵抗と抵抗率 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の5. 1〜5.3をよく読み、例題を参考に 自ら問題5.1〜5.5を解くこと。 復100 予100
28 回 第5章 電流 5.4 コンダクタンスと導電率 5.5 ジュール熱と電力 5.6 導体中での電界と電流密度 講義と質疑 演習問題 振り返り 授業内容を復習する。教科書の5. 4〜5.6をよく読み、例題を参考に 自ら問題5.6〜5.10を解くこと。 復100 予100
29 回 期末試験 試験の解説 試験の実施 講義と質疑 期末試験に備え、これまで学習し た内容を復習し、整理しておく。 200
30 回 自己点検授業 試験についての模範解答の説明、概評 理解が不十分な内容についての指導等 講義と質疑 行動目標に対する各自の達成度を 点検し、理解が不足している部分 を学習する。 100