基本情報/Basic Information

遠隔授業（授業回数全体の半分以上）の場合は、科目名の先頭に◆が付加されています（2023年度以降）

開講科目名 ／Course	電磁気学Ⅰ／Electromagnetics Ⅰ
時間割コード ／Course Code	S1407780_S1
開講所属 ／Course Offered by	システム工学部／Faculty of Systems Engineering
ターム・学期 ／Term・Semester	2026年度／Academic Year　　第1クォーター／1Q
曜限 ／Day, Period	木／Thu　4
開講区分 ／Semester offered	前期／the former term
単位数 ／Credits	2.0
学年 ／Year	2,3,4
主担当教員 ／Main Instructor	下谷　秀和
授業形態 ／Lecture Form	講義
教室 ／Classroom	北１号館Ａ１０３／北１号館Ａ１０３
開講形態 ／Course Format
ディプロマポリシー情報 ／Diploma Policy	要件年度 ／Required Year 要件所属 ／Course Name ディプロマポリシー ／Diploma Policy DP値 ／DP Point 2020/04 ～2022/04 システム工学部 1.幅広い教養と分野横断的な学力 2 2020/04 ～2022/04 システム工学部 2.専門的知識や技能 4 2020/04 ～2022/04 システム工学部 3.課題解決力と自己学修能力 3 2020/04 ～2022/04 システム工学部 4.協働性とコミュニケーション能力 1 2023/04 ～9999/04 システム工学部 1.幅広い教養と分野横断的な学力 2 2023/04 ～9999/04 システム工学部 2.専門的知識や技能 4 2023/04 ～9999/04 システム工学部 3.課題解決力と自己学修能力 3 2023/04 ～9999/04 システム工学部 4.協働性とコミュニケーション能力 1

担当教員情報/Instructor Information

教員名 ／Instructor	教員所属名 ／Affiliation
下谷　秀和	システム工学部（教員）

授業の概要・ねらい ／Course Aims	電磁気学は，電気電子工学，材料工学，機械電子制御，情報工学などシステム工学部の多くの専門分野の基盤をなす学問です．電磁気学は、目に見えない「場」の概念を通じて自然界の相互作用を記述する学問であり、現代の電子デバイス、エネルギー機器、情報通信技術の根幹を支えています．本授業は，電磁気学の基礎として電場・電位・電流・磁場・電磁誘導を体系的に学ぶことを目的とします．学生は，クーロンの法則に始まり，電場という「場」の概念，ガウスの法則による対称性を用いた考察，電位による記述，さらに定常電流・磁場・電磁誘導へと段階的に理解を深めます．本授業を通じて学生は，後続科目を学修するために必要な概念的理解力・計算力・図と式を対応させる力を身につけます．
到達目標 ／Course Objectives	本授業の終了時点において、学生は以下の項目を達成していることを目標とします。 (1) クーロンの法則に基づき、複数の点電荷が作る電場の強さと向きを直交座標系の成分表示を用いて正しく計算・合成できる。 (2) ガウスの法則を理解し、球対称・円筒対称・面対称な電荷分布に対して、適切な閉曲面を設定して電場を導出できる。 (3) 電位の定義を理解し、静電場における仕事の線積分を通じて、電位差から電場（またはその逆）を計算できる。 (4) 導体および真空中のコンデンサーの性質を理解し、静電容量や蓄えられるエネルギーを導出できる。 (5) 定常電流の性質（連続の式）と、電流が作る磁場の法則（アンペールの法則・ビオ・サバールの法則）を理解し、磁場の強さを計算できる。 (6) 電磁誘導の法則（ファラデーの法則・レンツの法則）を理解し、磁束の変化に伴って発生する誘導起電力を定量的に求めることができる。
成績評価の方法・基準 ／Grading Policies/Criteria	(a) 授業中の小テスト（35点），(b) 中間試験（50点），(c) 期末試験（50点）をもとに以下の式で成績を算出する． a + (b + c) × (100 - a) / 100 中間試験は到達目標(1)～(4)について教科書の例題，問題レベルの問題が解けるかを評価する． 期末試験は到達目標(5)，(6)を中心に，全範囲の総合的な理解について教科書の例題，問題レベルの問題が解けるかを評価する．
教科書 ／Textbook	砂川重信著　電磁気学 [改訂版] 初めて学ぶ人のために　培風館 ISBN978-4-563-02237-2　3,069円
参考書・参考文献 ／Reference Book	なし
履修上の注意 ・メッセージ ／Notice for Students	数学的準備：本講義では，ベクトル解析（grad, div, rot）は使用しませんが，直交座標系を用いた微積分は多用します．高校数学の微積分およびベクトルの基礎を十分に復習しておいてください． 継続的な学習：電磁気学は積み重ねの学問です．一度理解が滞ると，その後の内容が把握しづらくなります．練習問題などを通じて「わからない点」を早めに解消してください．
履修を推奨する関連科目 ／Related Courses	受講済が望ましい科目：微積分１ 次に受講するのが望ましい科目：電磁気学II
授業時間外学修（予習・復習等）の内容 ／students learning outside of the class, preparation and review are included	予習 ・シラバスに記載された教科書の該当ページを事前に読み，未知の用語や式の形，物理量の単位を確認し，疑問点を整理しておく． 復習 ・講義で扱った「例題」を，教科書を見ずに自力で解き直す． ・教科書の「問題」を解く． ・物理現象と数式の対応関係を，図を書きながら整理する．
その他連絡事項 ／Other messages	なし
授業理解を深める方法 ／How to deepen your understanding of classes	電磁気学は目に見えない現象を扱うため、「電気力線」や「磁力線」をノートに図示する習慣をつけてください。 数式を立てた際、両辺の単位が一致しているか（次元解析）を常にチェックすることで、初歩的なミスを防ぎ、物理的意味の理解が深まります。 「例題」や「問題」で理解の度合いを確認してください．計算が合わない，あるいは概念的に納得がいかない場合は，積極的に質問してください．【「アクティブ・ラーニング」実施要項（11）】
オフィスアワー ／Office Hours	質問等は授業時間後か、それ以外の時間はメールまたはMoodleのメッセージ機能で受け付けます。
科目ナンバリング ／Course Numbering	S13012J11110N221
実務経験のある教員等による授業科目 ／Practical Experience	実践的教育 ／Practical Education 1. 該当しない 実践的教育の内容 ／Contents

No.	回（日時） ／Time (date and time)	主題と位置付け ／Subjects and position in the whole course	学習方法と内容 ／Methods and contents	備考（担当） ／Notes
1	１	クーロンの法則と静電場	講義の進め方と評価方法を説明した後，静止した点電荷間に働く力について学習します．高校でのスカラー計算から脱却し，直交座標系におけるベクトル表記を用いた力の表現方法を習得します．「遠隔作用」から，電荷が空間の性質を変える「近接作用（場）」への概念転換を行い，電場の定義を数式と図の両面から理解します．
2	２	単位系，電気力線	本講義で用いる単位と物理定数を整理します．電気力線の性質とその描き方を確認し，電場の強さと向きを視覚的に捉える方法を学びます．
3	３	ガウスの法則	電場の中に置かれた閉曲面を貫く電気力線の総数（フラックス）と，内部に含まれる電荷量の関係を示す「ガウスの法則」の物理的意味を学習します．積分記号の意味を「微小な面積の総和」として捉え直し，数式の背後にある物理的イメージを構築します．
4	４	ガウスの法則の応用と導体	球対称，円筒対称，面対称といった高い対称性を持つ電荷分布に対して，ガウスの法則を適用して電場を導出する手法を学習します．また，その応用として「導体」の性質を扱い，静電平衡状態において導体内部の電場がゼロになる理由をガウスの法則から考察します．
5	５	静電ポテンシャル	電場が保存力場であることを確認し，単位電荷あたりの位置エネルギーである「電位」を定義します．電場と電位の関係を，基準点からの線積分として学習し，点電荷による電位の数式を導きます．スカラー量である電位を扱う利便性を理解します．
6	６	双極子，コンデンサー	正負の等量電荷が近接した「電気双極子」が遠方に作る電位を，近似計算を用いて導出します．次に，向かい合った2枚の導体板（コンデンサー）が作る電場と電位の関係を学び，電荷を蓄える能力を示す「静電容量」を定義します．
7	７	演習	第1回から第6回までの学習内容を統合し，応用的な課題に取り組みます．ガウスの法則を用いた電場の決定，電位の算出，導体球の性質など，中間試験で想定される標準的な問題の演習を行います．講義内で解法を議論し，自身の理解の不足箇所を明確にします．
8	８	まとめと中間試験	第1回から第7回までの内容について総括し，筆記試験を実施します．
9	９	定常電流	電荷の移動である「電流」を定義し，単位面積あたりに通過する電流の強さとしての電流密度を学習します．電荷が勝手に消滅したり発生したりしないことを示す「定常電流の保存則」を理解します．
10	１０	静磁場の基本法則	磁束密度の定義と，磁力線の性質を学習します．電流の周りに生じる磁場の法則として，積分形式の「アンペールの法則」を扱い，右ねじの法則との対応を確認します．対称性を利用して，直線電流やソレノイドコイル内部の磁場を計算する手法を習得します．
11	１１	ビオ・サバールの法則	電流の微小要素が作る磁場を積分して全体の磁場を求める「ビオ・サバールの法則」を学習します．直線電流や円形電流の中心軸上における磁場を具体的に計算します．
12	１２	アンペールの力	磁場中を流れる電流が受ける力（アンペール力）の向きと大きさを定量的に学習します．平行に置かれた2本の直線電流間に働く力を導出し，それが磁場を介した相互作用であることを理解します．
13	１３	ローレンツ力，電荷保存と変位電流	磁場中を運動する単一の荷電粒子が受ける「ローレンツ力」を学習します．電場と磁場が共存する空間での粒子の運動方程式を立て，サイクロトロン運動（等速円運動）の半径や周期を導出します．
14	１４	電磁誘導	磁束の変化によって回路に起電力が発生する「ファラデーの電磁誘導の法則」と，その向きを規定する「レンツの法則」を学習します．回路の変形による誘導と，磁場の時間変化による誘導の両面からアプローチします．
15	１５	マクスウェル方程式の総括と演習	これまでに学んだ電磁気学の諸法則（ガウスの法則，アンペールの法則，ファラデーの法則，磁束保存の法則）を，真空中のマクスウェル方程式として統合し，それぞれの物理的意味を再確認します．第9回から第14回までの学習内容を統合し，応用的な課題に取り組みます．
16	１６	まとめと期末試験	第9回から第15回までの内容を中心に，全範囲の内容について総括し，総合的な理解度を問う筆記試験を実施します．