電気回路Ⅰ(2074)

科目基礎情報

学校	八戸工業高等専門学校	開講年度	令和04年度 (2022年度)
授業科目	電気回路Ⅰ(2074)
科目番号	3E29	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	産業システム工学科電気情報工学コース	対象学年	3
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	電気回路I　（柴田尚志、コロナ社）
担当教員	菅谷 純一

到達目標

・交流回路における指数関数表示とフェーザ表示を理解し、計算に使うことができる。
・交流回路における並列回路、直列回路およびその複合回路に関する計算ができる。
・交流回路における電力の計算ができる。
・相互インダクタンスを含む回路の解析ができる。
・平衡三相回路の計算ができる。
・三相回路のY-Δ回路変換ができる。

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
オームの法則・キルヒホッフの法則	両法則を理解し、複雑な回路における各部の電圧、電流を計算できる	両法則を理解し、基本的な回路における各部の電圧、電流を計算できる	簡単な回路の電圧、電流を計算できない
テブナンの定理・重ねの理	テブナンの定理・重ねの理を理解し、複雑な回路に適用して各部の電圧・電流を計算できる	テブナンの定理、重ねの理を理解し、基本的な回路に適用して各部の電圧・電流を計算できる	テブナンの定理、重ねの理を用いた計算ができない
電力・電力量	電力、電力量の意味を理解し、複雑な回路の電力を求めることができる。	電力、電力量の意味を理解し、基本的な回路の電力を求めることができる。	電力、電力量に関する計算ができない
相互インダクタンスを含む回路	相互インダクタンスを含む複雑な回路の計算ができる	相互インダクタンスを含む簡単な回路の計算ができる	相互インダクタンスを含む回路の計算ができない
相互インダクタンスを含む回路の等価回路	相互インダクタンスを含む複雑な 回路を等価回路を利用して計算できる	相互インダクタンスを含む複雑な 回路を等価回路を利用して計算できる	相互インダクタンスを含む回路を等価回路を利用して計算できない
対称三相交流回路	複雑な対称三相交流回路の電圧・電流・電力の計算ができる	複雑な対称三相交流回路の電圧・電流・電力の計算ができる	対称三相交流回路の電圧・電流・電力の計算ができない

教育方法等

概要:

＜通年・週２時間＞

電気回路は電子工学全般に共通する基盤的事象を学習する科目である。春・夏学期では、正弦波、複素指数関数からはじめて、初等的な交流回路の解析法について学ぶ。秋・冬学期では、相互インダクタンス回路、三相交流回路の解析法について学ぶ。

授業の進め方・方法:

授業は講義１回につき、演習を１回行い、講義で得た知識を実際に問題と向き合い、解いていくことで定着させることを目指す。
講義はパワーポイントを主体とし作成した資料をBlackboard上に事前配布する。板書の筆記ではなく、講義に集中してもらいたい。
パワーポイントでは細部の説明が不足する項目、さまざまな例などパワーポイントに含まれない項目は板書を併用して補うものとする。

・到達度試験70%、小テスト、レポートなど30%として評価を行い、総合評価は100点満点とし、60点以上を合格とする。
・なお、到達度試験は中間の時期にも行う。
・補充試験の最終評価は60点とする。
・答案は採点後返却し達成度を伝達する。

注意点:

・三角関数、複素指数関数に習熟しておくこと。
・電磁気学、直流回路を復習し、それらの基本的な概念を再確認しておくこと。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	・物理的基礎 ・講義：三角関数と指数関数 ・講義：周期的現象	・電荷と電流、電圧を説明できる。 ・代表的な周期関数である、三角関数と純虚数を指数とする指数関数について計算できる。
		2週	第1週の内容の演習	第1週に同じ
		3週	・講義：複素指数関数による表示 ・講義：電気回路の復習 ・講義：回路部品と逆起電力 ・講義：Kirchhoffの法則	・R，L，C素子における正弦波交流電圧と電流の関係を説明できる。 ・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。 ・正弦波交流の複素表示を説明し、これを交流回路の計算に用いることができる。
		4週	第3週の内容の演習	第３週に同じ
		5週	・講義：枝電流法と閉路電流法 ・講義：交流の複素数表示とフェーザ	・網目電流法や節点電位法を用いて交流回路の計算ができる。 ・正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。
		6週	第5週の内容の演習	第５週に同じ
		7週	・講義：重ね合わせの原理 ・講義：テブナンの定理	・重ね合わせの原理やテブナンの定理を説明し、これらを交流回路の計算に用いることができる。
		8週	第7週の内容の演習	第７週に同じ
	2ndQ
		9週	・講義：瞬時値、最大値、実効値 ・講義：複素交流電力 ・講義：最大電力の条件	・瞬時値を用いて、簡単な交流回路の計算ができる。 ・平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 ・交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。
		10週	第9週の内容の演習	第９週に同じ
		11週	・講義：二端子対回路	・簡単な二端子対回路の計算ができる。
		12週	第11週の内容の演習	第１１週に同じ
		13週	・講義：ブリッジ回路 ・講義：共振回路	・ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 ・直列共振回路と並列共振回路の計算ができる
		14週	第13週の内容の演習	第１３週に同じ
		15週	到達度試験（答案返却とまとめ）
		16週
後期
	3rdQ
		1週	・講義：相互誘導とは～現象と原理 ・講義：コイルの極性と回路記号	・相互誘導の原理を説明できる。 ・コイルの極性について説明できる。
		2週	第1週の内容の演習	第1週に同じ
		3週	・講義：各種の結合回路 ・講義：等価インピーダンス	・相互誘導を含む回路の計算ができる。 ・相互誘導を含む回路の等価インピーダンスが計算できる。
		4週	第3週の内容の演習	第3週に同じ
		5週	・講義：相互インダクタンスを含む回路の等価回路	・相互誘導を含む回路を等価回路に書き換えることができる。
		6週	第5週の内容の演習	第5週に同じ
		7週	・講義：理想変圧器 ・講義：理想変圧器を含む回路計算	・理想変圧器の特性を説明できる。 ・理想変圧器を含む回路の計算ができる。
		8週	第7週の内容の演習	第7週に同じ
	4thQ
		9週	・講義：対称三相起電力と平衡三相負荷 ・講義：平衡三相交流回路	・対称三相起電力と平衡三相負荷について説明できる。 ・平衡三相交流回路について説明できる。
		10週	第9週の内容の演習	第9週に同じ
		11週	・講義：平衡三相交流回路の計算	・平衡三相交流回路の計算ができる。
		12週	第11週の内容の演習	第11週に同じ
		13週	・講義：平衡三相交流回路の電力 ・講義：不平衡三相交流回路	・平衡三相交流回路の電力計算ができる。 ・簡単な不平衡三相交流回路の計算ができる。
		14週	第13週の内容の演習	第13週に同じ
		15週	到達度試験（答案返却とまとめ）
		16週

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。	3
				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。	3
				ジュール熱や電力を求めることができる。	3
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。	4	前1,前2
				オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。	4	前3,前4
				キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。	4
				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。	4
				ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。	4
				電力量と電力を説明し、これらを計算できる。	4
				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	前1,前2
				平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。	4	前9,前10
				正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。	4	前5,前6
				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	前1,前2
				瞬時値を用いて、交流回路の計算ができる。	4	前1,前2
				フェーザ表示を用いて、交流回路の計算ができる。	4	前1,前2
				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	前1,前2
				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	前1,前2
				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	前5,前6
				直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。	4	前13,前14
				相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。	4
				理想変成器を説明できる。	4
				交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。	4	前9,前10
				重ねの理を用いて、回路の計算ができる。	4
				網目電流法を用いて回路の計算ができる。	4
				節点電位法を用いて回路の計算ができる。	4
				テブナンの定理を回路の計算に用いることができる。	4
			電磁気	電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。	3
				自己誘導と相互誘導を説明できる。	3
				自己インダクタンス及び相互インダクタンスを求めることができる。	3
			電力	三相交流における電圧・電流(相電圧、線間電圧、線電流)を説明できる。	4
				電源および負荷のΔ-Y、Y-Δ変換ができる。	4
				対称三相回路の電圧・電流・電力の計算ができる。	4

評価割合

	試験	レポート	合計
総合評価割合	70	30	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	70	30	100
分野横断的能力	0	0	0