| 授業の概要・ねらい |
電気や磁気に関する基礎的な概念と基本法則を理解し、それを適用する能力を習得することを目指す。本講義では、電気や磁気に関する内容を初学者のレベルから解説し、必要に応じて数学的な内容の説明もする。 |
| 到達目標 |
①電荷に働く電気的な力に関する知識を習得する。
②電位と電位差, 電気的な位置エネルギーに関する知識を習得する。
③電流, 電気抵抗, オームの法則などの直流回路に関する知識を習得する。
④磁気に関する知識を習得する。
⑤電気と磁気に関係する現象について理解する。 |
| 教科書と準備するもの |
加藤潔著、電磁気学、裳華房、2016、\2200+税
ノートを用意すること。
問題を解く際に、関数電卓を準備することが望ましい。 |
| 参考書 |
廣岡秀明著、大学新入生のための物理入門 第2版、共立出版
大成逸夫, 田村忠久, 渡邊靖志 編、理工系の物理学入門、裳華房
原康夫、基礎物理学、学術図書出版 |
| 評価の基準 |
① 2つの電荷の間に働く力(クーロンの法則)について理解している。(80%)
② 電場とガウスの法則について理解している。(80%)
③ 電位と電位差, 電気的な位置エネルギーについて理解している。(70%)
④ 電流, 電気抵抗, オームの法則について理解している。(80%)
⑤ 直流回路とキルヒホッフの法則について理解している。(70%)
⑥ 磁気力, 磁場について理解している。(70%)
⑦「電流の周りにできる磁場」, 電磁力, ローレンツ力, 「電磁誘導」といった現象を理解している。(60%)
⑧ 交流について理解している。(60%)
以上の点に着目し、試験を用いてその到達度による成績評価をする。 |
| 具体的評価方法 |
評価基準それぞれについて、演習問題(20%)、中間試験(30%)、定期試験(50%)で評価する。 |
| 第1回 |
内容
|
ガイダンス
授業の進め方について説明する。
電荷の性質と原子･原子核について説明する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) シラバスを事前に読んでおくこと。電荷の性質, 原子･原子核の構造について、参考書などで調べておく。
(復習) 教科書と授業でとったノートを読み返すこと。 |
| 授業実施特記 |
|
| 第2回 |
内容
|
静電気力とクーロンの法則
２つの電荷に働く力(静電気力)を表すクーロンの法則について説明する。また、クーロンの法則のベクトル表示を説明するために、ベクトルについて復習する。
|
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書1ページから6ページまでを読んでおく。また、教科書3ページの例題1.1を解く。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書46ページの問題1.1を解く。 |
| 授業実施特記 |
|
| 第3回 |
内容
|
電場と電気力線
電場と電気力線の物理的な意味と定義を説明する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書7ページから15ページまでを読んでおく。教科書10ページの例題1.2, 11ページの例題1.3を解く。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書46ページの問題1.2と1.3を解く。 |
| 授業実施特記 |
第2回で出題された課題を提出する。 |
| 第4回 |
内容
|
電束
電束と電束密度、およびガウスの法則について説明する。
また、第2回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書15ページから20ページまでを読んでおく。また、線積分と面積分について調べておく。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書46ページの問題1.4を解く。 |
| 授業実施特記 |
第3回で出題された課題を提出する。 |
| 第5回 |
内容
|
電位
電場中の電荷に対する仕事、電場中の電荷が持つポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)、電位について説明する。
また、第3回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書24ページから34ページまでを読んでおく。また、力学の仕事、重力による位置エネルギーについて復習しておく。教科書26ページの例題1.6, 32ページの例題1.7を解く。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書47ページの問題1.8,1.10を解く。 |
| 授業実施特記 |
第4回で出題された課題を提出する。 |
| 第6回 |
内容
|
電気容量
平行平板コンデンサーの電気容量, 極板間の電位と電場、2つのコンデンサーの合成電気容量、静電ポテンシャルエネルギーについて説明する。
また、第4回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書42ページから45ページまでを読んでおく。教科書45ページの例題1.9を解く
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書47ページの問題1.12を解く。 |
| 授業実施特記 |
第5回で出題された課題を提出する。 |
| 第7回 |
内容
|
定常電流
電流の定義、電流と電子、電気抵抗(抵抗)とオームの法則、抵抗率, 電圧降下について説明する。
また、第5回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書49ページから54ページまでを読んでおく。教科書52ページの例題2.1, 54ページの例題2.2を解く。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書62ページの問題2.1を解く。 |
| 授業実施特記 |
第6回で出題された課題を提出する。 |
| 第8回 |
内容
|
中間試験
また、第6回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) これまでの内容を復習しておく。
(復習) 中間試験の問題で解けなかった内容について復習しておく。 |
| 授業実施特記 |
第7回で出題された課題を提出する。 |
| 第9回 |
内容
|
直流回路
起電力、合成抵抗、キルヒホッフの法則について説明する。
また、第7回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書55ページから62までを読んでおく。教科書58ページの例題2.3, 58ページの例題2.4を解く。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書60ページの例題2.5, 62ページの問題2.5, 2.6を解く。 |
| 授業実施特記 |
|
| 第10回 |
内容
|
静磁場
電流の作る磁場、磁束密度、磁場に対するガウスの法則、荷電粒子と磁束密度を説明する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書65ページから69までを読んでおく。教科書66ページの例題3.1を解く。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。 |
| 授業実施特記 |
第9回で出題された課題を提出する。 |
| 第11回 |
内容
|
電流の間に働く力
磁束密度が電流に及ぼす力、電流の間に働く力、ビオ-サバールの法則について説明する。
また、第9回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書71ページから74までを読んでおく。教科書73ページの例題3.3を解く。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書99ページの問題3.1,3.2.3.4を解く。 |
| 授業実施特記 |
第10回で出題された課題を提出する。 |
| 第12回 |
内容
|
磁場とアンペールの法則, 荷電粒子と電磁場
アンペールの法則と電磁場中の荷電粒子の運動について説明する。
また、第10回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書78ページから85までを読んでおく。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書85ページのホール効果について読んでおく。 |
| 授業実施特記 |
第11回で出題された課題を提出する。 |
| 第13回 |
内容
|
交流回路と複素抵抗
電流や電圧が周期的に変化する交流回路について説明する。
また、交流回路の中にコンデンサーやコイルが含まれる場合を解く。
また、第11回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書102ページから108までを読んでおく。教科書107ページの例題4.1と108ページの例題4.2を解く。複素数について調べておく。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。授業中に出題された問題を解く。教科書114ページの問題4.1, 4.2, 4.3 , 4.4, 4.5を解く。 |
| 授業実施特記 |
第12回で出題された課題を提出する。 |
| 第14回 |
内容
|
時間変化する場
電磁誘導, 自己誘導, 相互誘導, 電磁波について説明する。
また、第12回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 教科書116ページから137までを読んでおく。
(復習) 教科書と授業でとったノートをもう一度読み返すこと。教科書120ページの類題5.1, 124ページの類題5.2, 128ページの類題5.3を解く。 |
| 授業実施特記 |
第13回で出題された課題を提出する。 |
| 第15回 |
内容
|
試験及び授業のまとめ
また、第13回の出題課題を解説する。 |
| 授業時間外における学修（予習・復習等） |
(予習) 前回までの内容を復習し、整理しておく。
(復習) 試験で解けなかった内容について復習しておく。 |
| 授業実施特記 |
|