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授業の目標
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電磁気学は幅広い分野で電気の基礎や応用に関わる学問である。本講義では、電気と磁気にかかわる現象を、数学的手法を使用することにより具体的なものとして把握することを目標とする。そのためにクーロンの法則からマクスウェルの方程式に至るまでの電磁気学の基本的な事項として、ベクトル解析、電荷、静電界、電位、静電エネルギー、電流、静磁界、電磁誘導、電磁界について体系的に学習する。
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到達目標
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・複数の点電荷の周りの電場や電位、点電荷間にはたらく力を計算できる。
・ベクトル演算、ベクトル解析の基本的計算ができる。
・ガウスの法則を用いて簡単な導体系における電場や電位、電気容量を計算できる。
・磁場中で動く荷電粒子に働くローレンツ力を計算し、その運動を解析できる。
・アンペールの法則を用いて電流の周りの磁場を計算できる。
・ファラデーの法則、マクスウェル・アンペールの法則を簡単な場合に適用できる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○【知識・理解・技術】
１．各専門分野の知識・技術を習得し、活用する力を身につけている
【教養・基礎的能力】
２．幅広い教養と、外国語能力、情報活用能力、コミュニケーション能力などの基礎的能力を身につけている
【態度・志向性】
３．多様な価値観を有する人々と倫理観・責任感をもって協働することができる
【態度・志向性】
４．時代の変化に主体的に対応するため継続的に学び、自律的に行動することができる
【問題発見・解決能力】
５．専門の知識・技術及び基礎的能力を統合し活用して、問題を発見し解決する能力を身につけている
【ｸﾞﾛｰｶﾙ・創造的思考力】
６．地域的・国際的視点をあわせもち、また、新たな価値を想像する力を身につけている
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授業の概要
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電磁気学は、電気、通信、電子、情報、さらには電気と機械をつなぐメカトロニクスのすべての分野において基本となる学問である。抽象的でイメージし難い電磁気現象について数学的手法を使用することによって、電磁気現象をより具体的なものとして把握できるようになる。
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授業の計画
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授業計画
第１回 電磁気学とは
第２回 第１章 電荷： 電荷、電荷に働く力、力のベクトル、重ね合わせの原理
第３回 ベクトル解析(１)： スカラー積とベクトル積、ベクトル演算子
第４回 ベクトル解析(２)： 勾配、発散、回転、ベクトル場の積分
第５回 ベクトル解析(３)： ガウスの定理、ストークスの定理
第６回 第２章 電場： 電場、ガウスの法則、電位
第７回 第３章 静電エネルギー(１)： 導体
第８回 第３章 静電エネルギー(２)： 電気容量とコンデンサ
第９回 特別講義
第１０回 第４章 電流： 電流と電流密度
第１１回 第５章 静磁場(１)： ローレンツ力
第１２回 第５章 静磁場(２)： ビオ・サバールの法則とアンペールの法則
第１３回 第６章 電磁誘導(１)： ファラデーの法則とレンツの法則
第１４回 第６章 電磁誘導(２)： マクスウェル・アンペールの法則
第１５回 第７章 電磁場： マクスウェルの方程式
第１６回 定期試験
※特別講義の実施に関しては変更の場合もある。
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授業時間外学修の指示
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講義前に、配付資料およびテキストの講義範囲を３回以上必ず読んでくること。授業は予習前提で進める。
教科書や参考書だけでは理解が十分にできなかった場合は、図書館には電磁気学の教科書や参考書が多種揃えてあるので自分に合った本を見つけ，学修すること。
講義後は、manabaで出題される宿題について、締切日までに回答すること。
授業内で実施される演習や宿題に関して，配布される模範解答を参考にして必ず復習を行うこと。
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成績評価の方法
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基本的に定期試験の成績で評価するが，定期試験の成績が１００点に満たない場合，その割合に応じて最大３０点までの範囲で出席・演習・レポート等の授業評価点を加点する。
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テキスト・参考書等
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テキスト：前田和茂、小林俊雄『電磁気学』森北出版 税抜2,500円
参 考 書：奥澤隆志『電磁気学』近代科学社 税抜2,700円
参 考 書：砂川重信『理論電磁気学』紀伊国屋書店 税抜4,200円
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履修上の留意点
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出題された演習については、解く努力をすること。この際、友人とのディスカッションや教員への質問はなんら問題がないが、丸写しはしないこと。
適宜、補講を行うことがある。強制はしないが講義が理解できない学生は積極的に参加すること。
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資料
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備考
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＊読替科目：電子情報システム学科「電磁気学Ⅰ」（必修）に対応する 2019年度～
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