概要:
電気情報工学コースの教育目標の一つは、電気工学の専門基礎に関する知識を身に付けることである。本科目では、下記3つの話題について学ぶ。
1:電気計測、単位系、アナログ計測法について学び、正しい測定法、データ処理法を身につけることを目標とする。
2:交流回路の基礎知識として、正弦波の回路における電圧、電流の振る舞いについて記述するためのフェーザ表示とその簡単な応用技術を身に着けることを目標とする。
3:電磁気学の初歩の入門として、電荷、電流、と電界、磁界の関係についての知識を獲得し、クーロンの法則など初歩的な法則を用いて計算する技術を習得することを目標とする。
【開講学期】夏学期週2時間、秋学期週2時間、冬学期週4時間
授業の進め方・方法:
電気計測の手法や単位系について学習する。正弦波交流回路のフェーザ表示による扱いを学習する。電磁気の初歩の概念を学習する。
到達度試験を70%、小テスト・演習・課題などを30%として評価を行い、総合評価は100点満点として、60点以上を合格とする。補充試験の場合は、試験の点数のみで合格となる。
注意点:
電気回路(オームの法則)や三角関数、複素数について、よく復習しておくこと。
関数電卓を持参してくること。
与えられた問題を解くだけでなく、自主的にさまざまな問題に取り組むこと。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
2ndQ |
9週 |
授業の概要の確認・説明 正弦波交流の基礎(直流と交流、交流電圧の発生、弧度法、角速度)
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正弦波交流の特徴を説明できる。
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10週 |
正弦波交流の基礎(瞬時値、周期、周波数、振幅、平均値、実効値) |
正弦波交流における周期、周波数、振幅、平均値、実効値を計算できる。
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11週 |
正弦波交流の基礎(位相、位相差) |
正弦波交流における位相、位相差を計算できる。
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12週 |
ベクトル、複素数、フェーザ表示 |
正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。
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13週 |
交流回路(R、L、C) |
R、L、C素子における正弦波電圧と電流の関係を説明できる。
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14週 |
交流回路(RL直列、RC直列) |
インピーダンスを説明し、交流回路の計算ができる。
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15週 |
交流回路計算演習 |
瞬時値、複素数、フェーザ表示を用いて、交流回路の計算ができる。
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16週 |
夏学期到達度試験(答案返却とまとめ) |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
交流回路(RL並列、RC並列) |
アドミタンスを説明し、交流回路の計算ができる。
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2週 |
交流回路(RLC直列、RLC並列) |
RLC直列およびRLC並列回路の計算ができる。
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3週 |
共振回路 |
直列共振回路および並列共振回路の計算ができる。
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4週 |
交流の電力 |
交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。
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5週 |
さまざまな交流回路 |
R、L、Cを組み合わせたさまざまな回路におけるインピーダンスやアドミタンスを計算できる。
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6週 |
交流回路網計算演習① |
キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。
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7週 |
交流回路網計算演習② |
分圧・分流の考えを用いて、交流回路の計算ができる。
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8週 |
秋学期到達度試験(答案返却とまとめ) |
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4thQ |
9週 |
計測:計測概念 電磁気: 電荷 |
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10週 |
計測:各種計器 電磁気: 電荷と電界 |
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11週 |
計測:単位系 電磁気: 電流と磁界 |
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12週 |
計測:電圧・電流の測定方法 電磁気: クーロンの法則 |
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13週 |
計測:倍率器・分流器を用いた電圧・電流の測定範囲の拡大手法 電磁気: アンペールの法則 |
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14週 |
計測:抵抗・インピーダンスの測定方法 電磁気: 電気と磁気の関係 |
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15週 |
計測:電力・電力量の測定方法 電磁気: 電磁力と誘導起電力 |
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16週 |
計測:到達度試験(答案返却とまとめ) 電磁気:到達度試験(答案返却とまとめ) |
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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 | クーロンの法則が説明できる。 | 4 | |
クーロンの法則から、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。 | 4 | |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | 正弦波交流の特徴を説明し、周波数や位相などを計算できる。 | 4 | |
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 4 | |
正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 4 | |
R、L、C素子における正弦波電圧と電流の関係を説明できる。 | 4 | |
瞬時値を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | |
フェーザ表示を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | |
インピーダンスとアドミタンスを説明し、これらを計算できる。 | 4 | |
キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | |
合成インピーダンスや分圧・分流の考え方を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | |
直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 4 | |
交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 4 | |
電磁気 | 電荷及びクーロンの法則を説明でき、点電荷に働く力等を計算できる。 | 4 | |
電界、電位、電気力線、電束を説明でき、これらを用いた計算ができる。 | 4 | |
静電容量を説明でき、平行平板コンデンサ等の静電容量を計算できる。 | 4 | |
コンデンサの直列接続、並列接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。 | 4 | |
静電エネルギーを説明できる。 | 4 | |
計測 | 計測方法の分類(偏位法/零位法、直接測定/間接測定、アナログ計測/ディジタル計測)を説明できる。 | 4 | |
精度と誤差を理解し、有効数字・誤差の伝搬を考慮した計測値の処理が行える。 | 4 | |
SI単位系における基本単位と組立単位について説明できる。 | 4 | |
計測標準とトレーサビリティの関係について説明できる。 | 4 | |
指示計器について、その動作原理を理解し、電圧・電流測定に使用する方法を説明できる。 | 4 | |
倍率器・分流器を用いた電圧・電流の測定範囲の拡大手法について説明できる。 | 4 | 前5,前6 |
電圧降下法による抵抗測定の原理を説明できる。 | 4 | |
ブリッジ回路を用いたインピーダンスの測定原理を説明できる。 | 4 | |
有効電力、無効電力、力率の測定原理とその方法を説明できる。 | 4 | |
電力量の測定原理を説明できる。 | 4 | |
オシロスコープの動作原理を説明できる。 | 4 | |