電気回路基礎

科目基礎情報

学校	函館工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	電気回路基礎
科目番号	0021	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	履修単位: 1
開設学科	生産システム工学科	対象学年	2
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	山口静夫著「電気回路基礎入門」（コロナ社）／毎回，授業時に配付する講義シートおよび演習シート
担当教員	森田 孝

到達目標

1.電荷と電流，電圧，抵抗について説明でき，オームの法則を用いて電流・電圧・抵抗の計算ができる．
2.合成抵抗や分圧・分流の考え方を説明し，直流回路の計算に用いることができる．
3.キルヒホッフの法則を説明し，直流回路の計算に用いることができる．
4.ブリッジ回路を計算し，平衡条件を求められる．
5.重ねの理を説明し，直流回路の計算に用いることができる．
6.抵抗におけるジュール熱，電力と電力量を説明し，これらを計算できる．

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1	オームの法則を用いて，電源につながれた抵抗に流れる電流を計算できる．	電荷と電流の関係，電圧，抵抗の物理的意味と，オームの法則を理解できる．	電圧，電流，抵抗について説明できない．オームの法則を理解できない．
評価項目2	抵抗の直並列回路について，分圧・分流の式を用いて各抵抗の電圧・電流を計算できる．	抵抗の直並列回路の合成抵抗を計算でき，分圧・分流の考え方を説明できる．	抵抗の直並列回路における合成抵抗を計算できない．各抵抗に流れる電流の計算方法がわからない.
評価項目3	キルヒホッフの法則を用いて，最内周ループが3つの場合の回路内の電流を計算できる．	キルヒホッフの法則を説明でき，最内周ループが2つの回路内の電流を計算できる．	キルヒホッフの法則を理解できず，回路方程式を立てることができない．
評価項目4	ホイートストンブリッジにおいて，平衡条件を用いて未知抵抗を計算できる．	ブリッジ回路の構成を理解し，平衡条件を導くことができる．	ブリッジ回路の構成がわからず，平衡条件も理解できない．
評価項目5	最内周ループが2つ，電源3個の回路における電流を重ねの理を用いて計算できる．	重ねの理を説明でき，最内周ループが2つ，電源2個の回路内の電流を計算できる．	重ねの理を理解できない．
評価項目6	標準的な到達レベルに加えて，負荷で最大消費電力が得られる整合条件を理解できる．	電力量と電力の物理的意味を理解し，抵抗におけるジュール熱，電力，電力量を計算できる．	電力や電力量について説明できない．

教育方法等

概要:

本授業では，すべての電気電子回路の基本となる直流電源と抵抗で構成される直流回路について理解し，各種の公式，諸定理を用いて回路解析ができるレベルを目標とする．まず，抵抗，電圧，電流の物理的意味を理解した上で，オームの法則と合成抵抗の計算方法，電圧の分圧と電流の分流について学び，回路内の電流，電圧の基本的な計算方法を習得する．さらに，回路解析法としてキルヒホッフの法則と重ねの理を理解し，それらを用いた計算方法を習得する．また，ブリッジ回路，消費電力と電力量の計算方法についても習得する．

授業の進め方・方法:

・本授業の内容は，すべて高専・電気電子系の卒業生として当然習得しておくべき必要な内容であり，電気電子コース2年後期以降に学ぶ「電気回路」や「電子回路」等のすべての回路系科目につながる基本的な直流回路に関する諸定理や計算方法を学ぶ授業である．一方，機械コース，情報コースにおいても，論理回路やパルス回路，モータ制御回路など直流電源を用いた回路設計の手段となるため，回路に関する共通基礎知識として習得しておくべき内容である．
・授業では，毎回講義シートと演習シートを配付し，講義シートに沿って授業を進め，演習シートで計算演習を行う．講義シートは授業中に必要事項を書き込んでいくことでテキストとなるので，ファイルしておくなど整理しておくことが必要である．演習シートについては，課題として評価を行う．

注意点:

・回路計算を行う場合は，単に理論式への代入や，単なる方程式として解くのではなく，回路を流れる電流や抵抗にかかる電圧を把握しながら計算して行くことが重要である．また，回路の解析では，ひとつの計算方法にこだわるのではなく，いろいろな計算方法で計算できるようにすることも重要である．
・定期試験では，例題や演習問題の解き方を丸暗記しても通用しないので十分に注意すること．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス（0.5h） 電荷と電流，電源と負荷（1.5h，コア）	本授業の内容，位置づけ，到達目標を理解する 電荷と電流の関係，電源と負荷の関係を説明できる
		2週	電流，電圧，抵抗の関係（1h，コア） オームの法則（1h，コア）	電流，電圧，抵抗の関係を理解し，オームの法則を用いて抵抗に流れる電流を計算できる
		3週	抵抗の直列接続と合成抵抗（2h，コア）	抵抗の合成抵抗の考え方を理解し，抵抗を直列接続したときの合成抵抗と電流を計算できる
		4週	抵抗の並列接続と合成抵抗（2h，コア）	抵抗を並列接続したときの合成抵抗と電流を計算できる
		5週	電圧降下と分圧（2h，コア）	電圧降下と抵抗の直列接続における分圧を理解できる 分圧の式を使って回路の電圧の計算ができる
		6週	分流と回路内の電流の求め方（2h，コア）	抵抗の並列接続における分流について理解できる 分流の式を用いて回路内の電流を計算できる
		7週	回路内の電流・電圧の総合演習（2h）	抵抗の直列，並列接続が組み合わされた回路の各抵抗における電流，電圧を計算できる
		8週	前期中間試験
	2ndQ
		9週	答案返却・解答解説（0.5h） キルヒホッフの法則（1.5h，コア）	間違った問題の正しい解法を理解する キルヒホッフの第１法則，第２法則を理解し，説明できる
		10週	枝路電流法による電流の求め方（2h，コア）	最内周ループが２つの回路内の電流について，枝路電流法を用いて計算することができる
		11週	ループ電流法による電流の求め方（2h，コア）	最内周ループが２つの回路内の電流について，ループ電流法を用いて計算することができる
		12週	ブリッジ回路と平衡条件（2h，コア）	ブリッジ回路の構成を理解し，平衡条件を導くことができる（授業ではキルヒホッフの法則は用いない）
		13週	重ねの理（2h，コア）	重ねの理を説明することができ，重ねの理を用いて回路内の電流を計算できる
		14週	消費電力と電力量（2h，コア）	ジュール熱，電力，電力量について理解し，説明できる 抵抗における消費電力と電力量を計算できる 負荷において最大消費電力が得られる条件を理解する
		15週	前期期末試験
		16週	試験答案返却・解答解説（2h）	間違った問題の正答を求めることができる

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類		分野	学習内容	学習内容の到達目標	到達レベル	授業週
基礎的能力	自然科学	物理	電気	オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。	2	前2
				抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。	2	前3,前4
				ジュール熱や電力を求めることができる。	2	前14
専門的能力	分野別の専門工学	電気・電子系分野	電気回路	電荷と電流、電圧を説明できる。	3	前3
				オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。	3	前2
				キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。	3	前9,前10,前11
				合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。	3	前5,前6
				重ねの理を説明し、直流回路の計算に用いることができる。	3	前13
				ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。	3	前12
				電力量と電力を説明し、これらを計算できる。	3	前14
		情報系分野	その他の学習内容	オームの法則、キルヒホッフの法則を利用し、直流回路の計算を行うことができる。	3	前2

評価割合

	試験	課題	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	80	20	0	0	0	0	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	80	10	0	0	0	0	90
分野横断的能力	0	10	0	0	0	0	10