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授業科目名
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担当教員
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基礎物理学II
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舛谷 敬一
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| TCE107 | 2 | (未登録) | 1 | 後期 | 金 | II | ||||||||||||||||
| ［概要］ | ||||||||||||||||||||||
| 工学を専攻する学生にとって、物理学は重要な基礎科目の一つである。電磁気学は、力学と並んで、物理学の中で最も基本的な部門であり、様々な基礎的概念を理解する上で必須である。この講義では、基礎物理学Ｉ及び演習で学んだ力学を基礎にして、電磁気学に関する基本概念や基本法則を理解し、簡単な系について応用できることを目標とする。また、講義の後半では、力学を基礎として物理学の基礎科目の一つである熱力学を学び，その諸概念を理解し、簡単な例について応用できることを目標とする。講義での応用例には土木環境工学に関係の深いものを選びたい。 | ||||||||||||||||||||||
| ［具体的な達成目標］ | ||||||||||||||||||||||
| １．電場の概念を理解し，ガウスの法則を用いて静電場の計算ができる。 ２．電場に対する導体の応答を理解し，電位や電気容量を計算できる。 ３．定常電流でのキルヒホッフの法則を理解し、簡単な回路が解ける。 ４．電気と磁気との関係（電磁誘導の法則等）を理解し，簡単な系に応用できる。 ５．電場や磁場に対する物質の応答を理解し、簡単な系に応用できる。 ６．熱力学の第一法則を理解し，それを理想気体等の簡単な例について応用できる。 ７．熱力学の第二法則を理解し、それを熱機関等の簡単な例について応用できる。 |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||||||||||||||||||
| 「基礎物理学Ｉ及び演習」の知識と理解が必要である。 | ||||||||||||||||||||||
| ［評価方法・評価基準］ | ||||||||||||||||||||||
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| ［教科書］ | ||||||||||||||||||||||
| ［参考書］ | ||||||||||||||||||||||
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| ［講義項目］ | ||||||||||||||||||||||
| 電磁気学 １．クーロンの法則、電場、ガウスの法則の証明 静電気力に関する簡単な問題が解ける。ガウスの法則の証明について説明できる。 ２．ガウスの法則の応用、電位 対称性のよい場合にガウスの法則が応用できる。電位が計算できる。 ３．導体、電気容量 導体の静電場に対する応答を説明できる。簡単な例について電気容量が計算できる。 ４．物質中の電界、磁石による磁界、物質中の磁界 物質中の電磁場の性質について簡単な説明ができる。 ５．中間評価：電磁気学（１〜４） 電流と抵抗、キルヒホッフの法則 キルヒホッフの法則を使って直流回路の問題を解くことができる。 ６．電流による磁場、ビオ-サバールの法則、アンペールの法則とその応用 ビオ-サバールの法則やアンペールの法則を使って簡単な場合の磁場を計算できる。 ７．電流に働く力、ローレンツ力 磁場から電流に働く力を計算できる。 ８．電磁誘導、交流回路 電磁誘導の現象について説明でき、簡単な例に応用できる。 ９．マックスウェルの方程式、電磁波 電磁波の性質について簡単な説明ができる。 １０．中間評価：電磁気学（５〜９）、電磁気学のまとめ（１〜９） 熱力学 １０．温度と熱 簡単な例について熱量の移動や温度変化についての計算ができる。 １１．相転移、気体の状態方程式 気体分子運動論から状態方程式を導くことができる。 １２．熱力学第一法則 熱機関について説明でき、第一法則を簡単な例に応用できる。 １３．カルノー・サイクル、熱力学第二法則 カルノー機関の効率を導くことができる。 第二法則の様々な表現の同等性を示すことができる。 １４．エントロピー 第二法則とエントロピーの関係を説明でき、簡単な例についてエントロピー を計算できる。 １５．総括評価：熱力学（１０〜１４）、熱力学のまとめ 予習・復習：教科書の演習問題による自主的な学習を求める他、動画による事前学習やe-learningによる小テストも課す。 |
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| ［教育方法］ | ||||||||||||||||||||||
| 反転授業を行う。 ・動画を配信するので、これを視聴してから受講すること。 ・動画の内容については講義で繰り返さないので、必ず視聴すること。 ・講義では、補足説明や演習等を重点的に行なう。 簡単な演示実験を取り入れて、実際の物理現象に対する理解を深める。 e-learningによる予習・復習クイズを課す（小テストの評価に加える）。 |
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| ［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］ | ||||||||||||||||||||||
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| ［その他］ | ||||||||||||||||||||||
| 本授業の科目は，以下のような位置づけである． 基礎物理学I及び演習 → 「基礎物理学II」、応用物理学 オフィスアワー：木曜日４時限、研究室（Ｔ１−４０１） メール等で連絡してから来室して下さい。 （別の時間に対応することも可能です。） |
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