2019年度工学院大学 工学部電気電子工学科

電気磁気学演習II(Exercises in Electromagnetism II)[5K06]

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1単位
相川 慎也 准教授  
最終更新日 : 2019/11/12

<学位授与の方針>
1. 基礎知識の習得
2. 専門分野知識の習得
3. 汎用的問題解決技能
4. 道徳的態度と社会性

<授業のねらい>
電気磁気学演習IIでは,電気磁気学II(電気磁気学Iの内容も含む)で学習する諸現象について,演習を通して確実に習得することをねらいとする.加えて,電気磁気学I,II修得後に学ぶ各専門科目をスムーズに理解するための基礎力を身につける.

<受講にあたっての前提条件>
「電気磁気学II」を履修中,もしくは,履修したことがあること.

<具体的な到達目標>
「電気磁気学II」で理解する磁界について,具体的な諸量の計算ができる.

<授業計画及び準備学習>
1.【磁界@】磁気現象,アンペアの右ねじの法則,ビオサバールの法則(無限長線状電流による電界,円形電流による電界,無限長ソレノイドの中心軸上の磁界)に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第1回目の講義内容を復習しておくこと.

2.【磁界A】アンペアの法則(アンペアの周回積分の法則(積分形),磁界ベクトルの回転の式(微分形)),磁界中の電流(運動電荷)が受ける力(平等磁界中におかれた電流が流れている長方形コイルに働くトルク,ループ電流の磁気双極子モーメント)に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第2回目の講義内容を復習しておくこと.

3.【磁界B】磁界中の電流(運動電荷)が受ける力(平等磁界中の運動電子に働く力,ブラウン管),ホール効果,平行導線の電流間に働く力,電流の単位,電磁力による仕事に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第3回目の講義内容を復習しておくこと.

4.【電磁誘導】ファラデーの法則,交流の発生,磁界中を運動する導体に生じる起電力,電気・機械エネルギー変換,渦電流に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第4回目の講義内容を復習しておくこと.

5.【インダクタンス@】自己インダクタンス,相互インダクタンス,相互インダクタンスと自己インダクタンスとの関係,インダクタンスの接続(直接接続,並列接続)に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第5回目の講義内容を復習しておくこと.

6.【インダクタンスA】インダクタンスの計算例(環状ソレノイドの自己インダクタンス,無限長ソレノイドの自己インダクタンス,有限長ソレノイドの自己インダクタンス,細長い円筒ソレノイドとその外側に巻かれたコイルとの間の相互インダクタンス,2本の平行往復導線間の自己インダクタンス,2組の2線式平行往復導線間の相互インダクタンス),磁界に蓄えられるエネルギーに関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第6回目の講義内容を復習しておくこと.

7.磁界,電磁誘導,インダクタンスに関する学習成果の確認(授業内試験)

8.【磁性体@】物質の磁性,磁化の強さ,磁化率と透磁率,強磁性体の磁化(磁化曲線,ヒステリシス曲線),磁化に要するエネルギー,ヒステリシス損失に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第8回目の講義内容を復習しておくこと.

9.【磁性体A】磁気回路(磁気回路におけるオームの法則,磁気回路と電気回路との相違点),エアギャップをもつ磁気回路,飽和特性をもつ鉄心とエアギャップとからなる磁気回路に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第9回目の講義内容を復習しておくこと.

10.【磁性体B】磁束についてのガウスの法則,境界面におけるBとH,棒状磁性体の磁化,永久磁石に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第10回目の講義内容を復習しておくこと.

11.【電磁波@】変位電流,マクスウェルの方程式,波動方程式,平面波に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第11回目の講義内容を復習しておくこと.

12.【電磁波A】損失のある誘電体中の電磁波,導体と電磁波,ポインティング・ベクトル,電磁波の放射に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第12回目の講義内容を復習しておくこと.

13.【電磁波B】電磁波の反射と透過(電磁波の境界条件,異なる誘電体境界面における反射と透過,完全導体の反射),電磁波の伝送(レッヘル線と同軸ケーブル)に関する演習問題を解く.
[事前学習] 電気磁気学IIの第13回目の講義内容を復習しておくこと.

14.授業内容の振り返り

<成績評価方法>
原則として,毎回提出する演習答案(20%),中間試験(25%),期末試験(55%)の結果に基づいて,A+〜Fの6段階で評価する.D以上を合格とする.中間試験は第7回の授業内で,期末試験は定期試験期間に実施する.
ただし,5回以上欠席した場合は履修放棄とみなし単位認定を行わない.出席確認はカードリーダーのデータを活用するので忘れずに必ずタッチすること.

<教科書>
演習問題のプリントを配布

<参考書>
山口昌一郎「基礎電磁気学(改訂版)」電気学会(ISBN-13: 978-4886862297),定価:本体2,600円+税
山口昌一郎「基礎からわかる電磁気学例題演習<II>磁界〜電磁波」電気学会(ISBN-13: 978-4886862501),定価:本体3,000円+税

<オフィスアワー>
日時:金曜日12:00〜13:00
場所:八王子キャンパス5号館602号室
E-mail:aikawa[at]cc.kogakuin.ac.jp([at]を@に変えてください)

<学生へのメッセージ>
演習問題は,アップロードしない.
配布冊子や参考書などの問題を極力たくさん自力で解くことを強く推奨する.


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