授業科目名	基礎電気理論
時間割番号	TEE108
担当教員名	内山　智香子
開講学期・曜日・時限	前期・水・III	単位数	2
＜対象学生＞
(未登録)
＜授業の目的＞
本講義は、電気回路や電子工学をはじめとする電気電子工学の基礎的な科目を学ぶために必須の数学を取り扱う。数学は、自然現象を記述するための言語である。この言語の習得は、自然現象の記述・理解を容易にし、ものづくりの際にも大きな助けとなる。 　本講義の具体的内容としては、１）交流回路などの基礎となる複素数表示、2)電磁気学などで必要とされるベクトルの取り扱い方とその微分積分の方法を詳しく学ぶ。特に、ベクトル量の微分演算である発散や回転、スカラー量の勾配などを電磁気学の基礎現象と関連づけて学ぶ。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部(～2023年度入学生)>電気電子工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   EE-A 専門 1.数学・物理 電気電子工学に必要な数学的手法である微分・積分、行列と写像、連立方程式、微分方程式、確率・統計の基礎的事項を説明し、計算ができる。 ○ EE-B 電気電子工学を学ぶために必要な三角関数、指数対数関数、複素数、フェーザー、フーリエ変換、ラプラス変換の基礎的事項を説明し、計算ができる。 ○ EE-C ベクトルの概要、基本的性質、和や差、内積、外積、スカラー量の勾配、ベクトルの発散、回転、ベクトル場の線積分、面積分の基礎的事項を説明し、計算できる。 ◎
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 EE 1 三角関数、指数関数、複素数の性質を理解している。 EE-B 2 簡単な交流回路の複素数表示を理解している。 EE-A 3 ベクトルの基本事項を把握し、ベクトルの表記方法と複素数表示の関係を説明できる。 EE-C 4 ベクトルの内積、外積を理解し、その電磁気学や力学における応用例について説明できる。 EE-C 5 電磁気学の基礎となるスカラー量の勾配、流速ベクトルの発散、回転などの意味を理解している。 EE-C 6 ベクトル場の線積分の基礎事項を理解し、その応用例として電位の意味を理解している。 EE-A 7 ベクトル場の面積分の基礎事項を理解し、その応用例としてガウスの法則の意味を理解している。 EE-A
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 10% 三角関数、指数関数、複素数の性質についての計算をすることができる。 2 25% 簡単な交流回路のインピーダンス・初期位相を複素数表示を用いて求めることができる。 3 10% ベクトルの表記方法と複素数表示の関係を利用して，簡単な交流回路の性質を表現することができる。 4 10% 電磁気学や力学における応用例についてベクトルの内積、外積を用いた計算をすることができる。 5 15% スカラー量の勾配、流速ベクトルの発散、回転を計算することができる。 6 15% ベクトル場の線積分を用いて、電位を求めることができる。 7 15% ガウスの法則を用いて、電荷の作る電場を計算することができる。 合計 100%
＜授業の方法＞
高校の数学の知識、特に複素数、三角関数、ベクトル、行列について習熟していることが望ましい。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
(未登録)
＜テキスト＞
R・A・サーウェイ (著), 松村 博之 (翻訳), 科学者と技術者のための物理学 (3), 学術図書出版社, ISBN:4873610737 Murray Spiegel (著), Seymour Lipschutz (著), Schaum's Outline of Vector Analysis, 2ed, McGraw-Hill, ISBN:0071615458
＜参考書＞
(未登録)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 第 １ 回：複素数の導入、複素数の四則演算、指数関数 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容の復習 事後学習：複素数に関する復習 授業内容 複素数の導入、複素数の四則演算、指数関数の基礎的事項を説明し、計算の習熟をめざす 2 タイトル 第 ２ 回：オイラーの公式、複素平面 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：複素数に関する復習 授業内容 オイラーの公式、複素平面の基礎的事項を説明し、計算の習熟をめざす 3 タイトル 第 ３ 回：簡単な交流回路の複素数による解析　その１ 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：交流回路に関する復習 授業内容 コイルを含む交流回路におけるフェーザー等の基礎的事項を説明し、インピーダンス及び初期位相の計算の習熟をめざす 4 タイトル 第 ４ 回：簡単な交流回路の複素数による解析　その２ 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：交流回路に関する復習 授業内容 コンデンサを含む交流回路におけるフェーザー等の基礎的事項を説明し、インピーダンス及び初期位相の計算の習熟をめざす 5 タイトル 第 ５ 回：簡単な交流回路の複素数による解析　その３ 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：交流回路に関する復習 授業内容 LCR交流回路におけるフェーザー等の基礎的事項を説明し、インピーダンス及び初期位相の計算の習熟をめざす 6 タイトル 第 ６ 回：物理量とスカラー・ベクトル、ベクトルの基本事項 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：交流回路に関する復習 授業内容 物理量とスカラー・ベクトル、ベクトルの基本事項を説明し、計算の習熟をめざす 7 タイトル 第 ７ 回：ベクトルの内積と外積　３重積 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：ベクトルに関する復習 授業内容 ベクトルの内積と外積　３重積の基礎的事項を説明し，計算の習熟をめざす 8 タイトル 第 ８ 回：偏微分、スカラー場の勾配、電磁気学との関係 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：偏微分・勾配に関する復習 授業内容 偏微分、スカラー場の勾配、電磁気学との関係の基礎的事項を説明し、計算の習熟をめざす 9 タイトル 第 ９ 回：スカラー場の線積分 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：スカラー場の線積分に関する復習 授業内容 スカラー場の線積分の基礎的事項を説明し、計算の習熟をめざす。 10 タイトル 第１０回：ベクトル場の線積分と電磁現象 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：ベクトル場の線積分に関する復習 授業内容 ベクトル場の線積分と電磁現象の基礎的事項を説明し、計算の習熟をめざす。 11 タイトル 第１１回：スカラー場の面積分 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：スカラー場の面積分に関する復習 授業内容 スカラー場の面積分の基礎的事項を説明し、計算の習熟をめざす。 12 タイトル 第１２回：ガウスの定理 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：ガウスの定理に関する復習 授業内容 ガウスの定理の基礎的事項を説明し、計算の習熟をめざす。 13 タイトル 第１３回：ベクトル場の発散 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：ベクトル場の発散に関する復習 授業内容 ベクトル場の発散の基礎的事項を説明し、計算の習熟をめざす。 14 タイトル 第１４回：ベクトル場の回転 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：ベクトル場の回転に関する復習 授業内容 ベクトル場の回転の基礎的事項を説明し、計算の習熟をめざす。 15 タイトル 第１５回：総括とまとめ 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：この授業に関する復習 授業内容 総括とまとめを行う 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜実務経験のある教員による授業科目の概要＞
担当教員は、理化学研究所にて基礎科学特別研究員として勤務し、量子統計力学的手法を用いた研究を行った経験を有する。その際、複素数、ベクトル、微分演算子等を量子のミクロな振る舞いの記述に駆使した。上記研究の経験を生かし、複素数、ベクトル、微分演算子等がどのように研究の最前線に生かされるのか、演習などの実践を交え、折に触れて説明を行う。
＜前年度授業に対する改善要望等への対応＞
穴埋めの授業スライドを配布し，重要項目のみ筆記する授業形式に対して全体的に好感触を得ている．授業中に，質問やもう一度聞きたい箇所がないか，頻繁に問いかけ，聞き逃しをなくす努力を今年度も継続して行う．
＜備考＞
(未登録)