到達目標
機械系学生が電気を学ぶ意義、電気回路の構成、抵抗とコンデンサに流れる電流と電圧の関係について理解し、抵抗とコンデンサの直列、並列、直並列回路など基本的な直流回路の電圧、電流、抵抗に関する計算ができることを目標とする。
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 |
| 電気を学ぶ意義を理解し、電気素子を理解できる。 | 電池の種類、抵抗の種類、コンデンサの種類を理解し、用途別に分類できる | 電池、抵抗、コンデンサの記号表記を理解 | 電池、抵抗、コンデンサの記号が理解できず、回路図が読めない。 |
| 電気回路理論の基礎を理解 | キルヒホッフの第１、第２法則を理解し、複雑な直流回路計算方法が理解できる。 | オームの法則、抵抗やコンデンサの直列、並列接続を理解し、抵抗率、誘電率と抵抗、電気容量の関係が理解できる。 | オームの法則が理解できない。 |
| 電気回路理論を用いた回路の計算や設計ができる | 素子の許容誤差や定格を考慮して直流回路が設計できる。 | 単位を正しく理解し、適切に計算できる。 | 電気回路計算のための単位系を知らない。 |
学科の到達目標項目との関係
学科到達目標 2 未来社会を担う電気・材料分野を融合した新機械工学分野に対する応用力を備えること。
学校教育目標 2 創造的で高度な実践的技術者の養成
JABEE 設計・企画・デザインする能力 D2 専門分野と周辺の工業技術を理解し、デザインに応用展開できる能力
教育方法等
概要:
「ものづくり」の基本素養を身につけるため、電気・電子工学の入門となる直流回路の基礎を学ぶ。機械系学生が電気を学ぶ意義、電気回路の構成、抵抗やコンデンサに流れる電流と電圧の関係について講義し、直列、並列、直並列回路など基本的な直流回路の電圧、電流、抵抗に関する計算演習を行う。３年次の電気工学概論と連携する。
授業の進め方・方法:
講義(80%)とアクティブな演習(20%)を併用する。演習は、回路の計算演習の他、ブレッドボードを使った簡易実験演習を行う。
<事前学習>
授業の内容を理解するため事前に教科書を読み、分からないところを明らかにしておくこと。
<事後学習>
授業で実施しなかった教科書の問題を解くこと。
注意点:
中学理科で学んだ電気の内容をしっかり復習しておくこと。 回路網の問題を解くために、連立方程式の解法を理解しておくこと。
授業で行う演習課題については、必ず提出すること。
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
機械システムと電気 |
機械システムに必要な電気について説明できること。
|
| 2週 |
電圧と電流 |
電圧と電流の定義を説明できること。演習有り。
|
| 3週 |
オームの法則 |
オームの法則が説明できること。
|
| 4週 |
直列回路、並列回路の計算 |
直列回路、並列回路の計算ができること。
|
| 5週 |
キルヒホッフの法則 |
キルヒホッフの法則による計算ができること。
|
| 6週 |
ブリッジ回路 |
キルヒホッフの法則による計算ができること。
|
| 7週 |
直列回路、並列回路、キルヒホッフの法則の簡易実験 |
実際に抵抗値を読み、抵抗による回路を構成できること。
|
| 8週 |
中間試験 |
中間時の到達度の確認
|
| 4thQ |
| 9週 |
導体の抵抗と電池 |
導体の抵抗が説明でき、抵抗率から抵抗を計算できる。
|
| 10週 |
電力と電力量 、ジュール熱 |
電力と電力量、ジュール熱が計算できること。
|
| 11週 |
電池 |
電池の原理と、様々な電池を理解できること。
|
| 12週 |
クーロンの法則 |
クーロンの法則を理解し、静電気力の計算ができる。
|
| 13週 |
電界 |
電界について理解し、電界の大きさを計算できる。
|
| 14週 |
コンデンサ |
コンデンサの原理を理解できること。
|
| 15週 |
コンデンサの回路 |
コンデンサの直列、並列回路の合成容量が計算できる。
|
| 16週 |
総合演習 |
総合演習と試験結果の振り返り。
|
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 |
| 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。 | 2 | |
| オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 2 | |
| 電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 2 | |
評価割合
| 試験 | レポート | 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 | 80 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90 |
| 専門的能力 | 0 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |