2020年度 電磁気学第一   Electricity and Magnetism I

文字サイズ 

アップデートお知らせメールへ登録 お気に入り講義リストに追加
開講元
電気電子系
担当教員名
小寺 哲夫  廣川 二郎 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
月5-6(S221)  木5-6(S221)  
クラス
-
科目コード
EEE.E201
単位数
2
開講年度
2020年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2020年4月30日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
アクセスランキング
media

講義の概要とねらい

 クーロンの法則からマクスウェルの方程式に至る電磁気学の基本体系を電磁気学第一(1Q)と第二(2Q)で講義するが,最初の電磁気学第一では,ベクトル演算から始め,主に静電界の方程式とその解法を扱う。
 電磁気学は回路,デバイス,通信、電力などすべての電気の分野の基礎であり,また,今日の産業や人々の生活まで広い範囲にわたる応用の基礎になっている。本講義では,ベクトル演算を用いた公式,これらを利用した静電界の方程式,導体と誘電体を含む系の電界分布および電界エネルギーについて理解し,講義で学んだ手法を未知の電磁気学の事例に適用して解決する能力を養う。

到達目標

 クーロンの法則からマクスウェルの方程式に至る電磁気学の基本体系を電磁気学第一(1Q)と第二(2Q)で講義するが,最初の電磁気学第一では,ベクトル演算から始め,主に静電界の方程式とその解法を扱う。
 電磁気学は回路,デバイス,通信、電力などすべての電気の分野の基礎であり,また,今日の産業や人々の生活まで広い範囲にわたる応用の基礎になっている。
本講義では,下記項目の習得を目標とする。
1)ガウスの法則をはじめとするベクトル演算を用いた公式を理解し,問題を解くことができる。
2)静電界の方程式を理解し,問題を解くことができる。
3)導体と誘電体を含む系の電界分布および電界エネルギーを定式化し、問題を解くことができる。
4)講義で学んだ手法を未知の電磁気学の事例に適用して解決する能力を養う。

対応する学修到達目標は、
(1)【専門力】基盤的な専門力
(6) 電気電子工学に必要な電磁気・回路・線形システム・応用数学などに関する盤石な専門基礎学力

実務経験のある教員等による授業科目等

-

キーワード

ベクトル演算,ガウスの定理,ストークスの定理,静電界,ラプラス・ポアソンの方程式,導体,誘電体,電界エネルギー,電流

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)
・電気電子分野の基礎専門力

授業の進め方

毎回の講義のはじめに,前回の宿題の問題について解説します。講義の後半あるいは後に,その日の教授内容に関する宿題に取り組んでもらいます。各回の学修目標をよく読み,予習・復習を行って下さい。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 スカラ積とベクトル積,線積分 スカラ積とベクトル積,線積分を理解し演習問題が解けるようになる
第2回 面積分,立体角 面積分,立体角を理解し演習問題が解けるようになる
第3回 ベクトルの勾配,発散,ガウスの定理 ベクトルの勾配,発散,ガウスの定理を理解し演習問題が解けるようになる
第4回 ベクトルのうず(回転),ストークスの定理,うず界と発散界 ベクトルの回転,ストークスの定理,うず界と発散界の演習問題が解けるようになる
第5回 レポート1(理解度確認),クーロンの法則,電界分布,ガウスの法則 第1回から第4回の範囲の理解度確認を行う。クーロンの法則,電界分布,ガウスの法則を理解し演習問題が解けるようになる
第6回 保存界,電位分布 保存界,電位分布を理解し演習問題が解けるようになる
第7回 導体と電界,ラプラス・ポアソンの方程式 導体と電界,ラプラス・ポアソンの方程式を理解し演習問題が解けるようになる
第8回 レポート2(理解度確認),静電界の解法(ラプラス・ポアソンの方程式の解,境界条件,解の一意性) 第5回から第8回の範囲の理解度確認を行う。静電界の解法を理解し演習問題が解けるようになる
第9回 静電界の解法(電気映像法,数値解析) 電気映像法,数値解析を理解し演習問題が解けるようになる
第10回 導体系,電位係数,容量係数 導体系,電位係数,容量係数を理解し演習問題が解けるようになる
第11回 レポート3(理解度確認),静電容量 静電容量を理解し演習問題が解けるようになる。第9回から第11回の範囲の理解度確認を行う
第12回 誘電体と分極,電束密度,静電界の基本方程式 誘電体と分極,電束密度,静電界の基本方程式を理解し演習問題が解けるようになる
第13回 静電エネルギーと力,仮想変位の原理 静電エネルギーと力、仮想変位の原理を理解し演習問題が解けるようになる
第14回 総復習,レポート4(理解度確認) 復習を通じて、全範囲の演習問題が解けるようになる。第12回から第14回の範囲の理解度確認を行う。

教科書

講義資料は、OCW-iにアップロードする。

参考書、講義資料等

浅田雅洋, 平野拓一「電磁気学」培風館,末松安晴「電磁気学」共立出版,桂井 誠「基礎電磁気学」オーム社

成績評価の基準及び方法

ガウスの定理、ベクトル演算、静電界の方程式、導体と誘電体を含む系の電界分布および電界エネルギーに関するレポート(理解度確認)を4回に課し,知識の定着を確認する(70%程度)
宿題を毎回行い,学んだ知識を有効に使えるか評価する(30%程度)

関連する科目

  • EEE.E202 : 電磁気学第二

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

線形代数学第一,同第二,微分積分学第一,同第二を推奨

このページのトップへ