シラバス情報

授業コード
52510001
講義名
電気学
開講時期
2020年度1Q(前期)
科目分類
教養
科目分野
知の源泉/自然科学
教員名
馬塲 一晴
実務家教員
履修年次
2〜4
単位数
1.00単位
曜日時限
土曜1限

学習目標 (到達目標)
(1) 電気の発見とこれまでの発展の歴史を学習する。
(2) 電気と磁気、発電のしくみ、電気回路の基本、集積回路、電磁波、マクスウェル方程式の基本的概念を理解する。
(3) 電気と磁気の性質と電磁気に関わる法則を理解し、具体的課題に適用することができる。
授業概要 (教育目的)
今日の文化的な文明社会において、電気は必要不可欠なものです。この意味で、電磁気学とは、現代社会において必須の基礎学問の一つであると考えられます。本授業では、19世紀初頭から始まった電気に関する学問の基礎と電気に関するこれまでの発展の歴史を概説します。特に、電気の発見、電気と磁気、発電のしくみ、電気回路の基本、集積回路、電磁波、マクスウェル方程式など、電磁気学の幅広いトピックを概観して、電気の基本的内容をお伝えします。
履修条件
履修条件緩和
特にございません。
成績評価方法・基準
期末レポート課題(50%)と期末試験(50%)を総合して評価します。
期末試験の内容
期末レポートを課すと共に、授業中に取り扱った内容に関する期末試験を行います。期末試験を受験しない場合、単位をお出しできかねますので、必ず受験してください。

・試験方法:筆記試験を行います。
・受験条件:特にありません。受講者の方は、全員受験してください。
・試験実施日:授業の最終日に実施します。
・試験内容:授業中に取り扱った内容から出題します。
・持込物の制限:持込は不可とします。 
・期末レポート課題の提出締め切り日:授業の最終日とします。
課題の内容
・レポート課題は次のような内容です。
本講義の内容(電磁気学)に関連する自然科学・科学技術についての啓蒙書を1冊選び、その本を読んで学習した内容について、レポートにまとめなさい(A4版4枚程度)。(図表を取り入れる等、様々な取り組みを評価します。)
・提出期限:期末試験の授業時に回収します。

授業内容
第1回
「授業ガイダンス(電気の発見と電気の発展の歴史)」
シラバス内容の中心に本授業のガイダンスを行います。イントロダクションとして、19世紀初頭から始まった電気に関する学問の基礎と電気に関するこれまでの発展の歴史を解説します。
第2回
「電気(静電気、電場、クーロンの法則、電場と電位、電場内の物質)」
電気について学習します。特に、静電気、電場、静電気に関するクーロンの法則、電場と電位の関係、電場内の物質(導体、不導体(誘電体))を解説します。
第3回
「磁気(磁場、電流のつくる磁場、電流が磁場から受ける力、ローレンツ力)」
磁気について学習します。特に、磁場、電流のつくる磁場、電流が磁場から受ける力、運動する荷電粒子が磁場から受ける力であるローレンツ力を解説します。
第4回
「発電のしくみ(直流発電機、交流発電機、電気エネルギーの利用)」
発電のしくみについて学習します。特に、直流発電機のしくみ、交流発電機のしくみ、我々の日常生活における様々な電気エネルギーの利用を解説します。
第5回
「電気回路の基本(電流と電気抵抗、オームの法則、抵抗の接続、直流回路、キルヒホッフの法則、電流のする仕事)」
電気回路の基本について学習します。特に、電流、電気抵抗、オームの法則、抵抗の接続、直流回路、キルヒホッフの法則、電流のする仕事を解説します。
第6回
「集積回路(電気容量、コンデンサー、半導体、ダイオード、トランジスタ、交流回路)」
集積回路について学習します。特に、電気容量、電荷を蓄えるコンデンサー、半導体、整流作用を持つダイオード、電気信号などの増幅を行うトランジスタ、交流回路を解説します。
第7回
「電磁波とマクスウェル方程式 (1) (ガウスの法則、単磁荷が存在しないこと)」
電磁波とマクスウェル方程式について学習します。電磁波の発生とその性質を理解します。一方、マクスウェル方程式は4本の方程式から構成されます。まず前半として、これらの方程式が記述する物理的内容であるガウスの法則と単磁荷が存在しないことを説明します。
第8回
「電磁波とマクスウェル方程式 (2) (電磁誘導の法則、アンペールの法則)」
第7回に引き続いて、電磁波とマクスウェル方程式について学びます。4本の方程式の後半として、これらの方程式が記述する物理的内容である電磁誘導の法則とアンペールの法則を解説します。

購入が必要な教科書

教科書以外に準備するもの(画材・機材)
筆記用具等をご持参ください。

参考文献
[1] 講談社基礎物理学シリーズ4「電磁気学」、横山順一(著)、講談社(ISBN-10: 4061572040)
[2] 基礎からの電磁気学、原康夫 (著)、学術図書出版社(ISBN-10: 4873619173)
※大学での教科書販売はありません。

教員より履修学生へメッセージ
・本授業ではできるだけ数式等は用いず、また物理学や関連する数学に関する予備知識も前提とはしておりませんので、どの学生の方でも受講して頂けます。
・特に教科書は使用しませんので、適宜プリントを配布します。
教員連絡先
下記の電子メールアドレスにご連絡ください。
Email    :  bamba@sss.fukushima-u.ac.jp