概要:
電気量と回路素子の物理的意味と計算法,直流回路網の合成抵抗,電流,電圧の計算法,キルヒホッフの法則,及び各種定理を用いた計算法を学習する。さらに,交流回路の極表示,フェーザ表示,複素数表示を理解し,インピーダンス,アドミタンスの計算と,その直列接続,並列接続における電流,電圧の計算法も学習する。直流回路・交流回路の諸定理,計算法など電気回路の基礎知識を修得する。
授業の進め方・方法:
[事前学習]次回の授業内容,テキスト内容を確認しておくこと。[事後学習]授業後の復習を毎回欠かさず行うこと。授業は,教科書の内容に基づき,板書によるノートを中心にして進める。授業中に実施する演習の問題の解法については良く復習して,完全に理解するよう努めることが重要である。各章において,まとめのテキストならびに演習問題を解いて回路解析力を養う。毎回の授業前までに、授業で行う内容と意義を考えて整理しておくこと。
注意点:
基本的な電気回路演習を解くことにより,回路解析法などの理解を深める。三角関数,複素数などの知識も必要である。3年生の「電気回路」,電子回路関連科目に継続されるので,基礎知識をしっかり身につけることが重要である。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
基礎電気量(抵抗,電流,電圧,電力,電力量) |
基礎電気量と回路素子の物理的な意味を理解し,計算ができる。
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2週 |
回路要素の基本的性質 |
直流と交流の概念,回路要素とその性質,過渡現象の概念が理解できる。
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3週 |
直流回路の基本 |
直流電源の性質,オームの法則,抵抗の直列接続と分圧を理解できる。
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4週 |
直流回路の基本 |
抵抗の並列接続と分流を理解できる。
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5週 |
直流回路網 |
直流回路網の合成抵抗,電流,電圧を理解できる。
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6週 |
直流回路網 |
直流回路網のΔ-Y変換を理解できる。
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7週 |
演習 |
直流回路網の合成抵抗,電流,電圧を自在に計算できる。
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8週 |
ホイートストンブリッジ回路 |
ホイートストンブリッジ回路の平衡条件を理解できる。
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2ndQ |
9週 |
前期中間試験 |
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10週 |
直流回路網の基本定理 |
キルヒホッフの電流則,電圧則を理解できる。
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11週 |
直流回路網の基本定理 |
網目電流法を理解できる。
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12週 |
演習 |
より複雑な直流回路網に関して,キルヒホッフの法則を利用して,電流,電圧を自在に計算できる。
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13週 |
直流回路網の諸定理 |
重ねの理を理解できる。
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14週 |
直流回路網の諸定理 |
鳳-テブナンの定理を理解できる
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15週 |
前期期末試験 |
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16週 |
前期期末試験の解説 |
前期期末試験の答案返却と解説
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後期 |
3rdQ |
1週 |
直流回路網の諸定理 |
ノートンの定理を理解できる。
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2週 |
交流回路計算の基本 |
複素数表示,極表示を理解できる。
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3週 |
正弦波交流 |
正弦波交流において,瞬時値表示を理解できる。
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4週 |
正弦波交流 |
正弦波交流において,平均値,実効値を理解できる。
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5週 |
正弦波交流のフェーザ表示と複素数表示 |
正弦波交流において,フェーザ表示を理解できる。
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6週 |
正弦波交流のフェーザ表示と複素数表示 |
正弦波交流において,複素数表示を理解できる。
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7週 |
演習 |
交流波形の平均値,実効値が計算できる。
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8週 |
演習 |
正弦波交流において,瞬時値表示,フェーザ表示,複素数表示を自在に変換できる。
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4thQ |
9週 |
後期中間試験 |
交流回路の抵抗,インダクタンス,キャパシタンスのインピーダンスを計算できる。
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10週 |
交流における回路要素の性質と基本関係式 |
交流における抵抗の性質が理解できる。
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11週 |
交流における回路要素の性質と基本関係式 |
交流におけるインダクタンスの性質が理解できる。
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12週 |
交流における回路要素の性質と基本関係式 |
交流におけるキャパシタンスの性質が理解できる。
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13週 |
演習 |
インピーダンスの計算ができる。
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14週 |
演習 |
抵抗,インダクタンス,キャパシタンスの電流,電圧を自在に計算できる。
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15週 |
後期期末試験 |
後期期末試験の実施
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16週 |
後期期末試験の返却 |
後期期末試験の答案返却と解説
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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 |
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1 |
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3 |
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4 |
ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 3 | 前8 |
電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 3 | 前1 |
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。 | 3 | 後2 |
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 3 | 後4 |
正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 3 | 後5 |
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。 | 3 | 後14 |
瞬時値を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | 後8 |
フェーザ表示を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | 後5 |
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。 | 3 | 後13 |
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。 | 2 | |
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。 | 2 | |
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12 |
分野別の工学実験・実習能力 | 電気・電子系分野【実験・実習能力】 | 電気・電子系【実験実習】 | 電圧・電流・電力などの電気諸量の測定が実践できる。 | 3 | |
抵抗・インピーダンスの測定が実践できる。 | 3 | |
オシロスコープを用いて実際の波形観測が実施できる。 | 3 | |
電気・電子系の実験を安全に行うための基本知識を習得する。 | 3 | |
キルヒホッフの法則を適用し、実験結果を考察できる。 | 3 | |
分流・分圧の関係を適用し、実験結果を考察できる。 | 3 | |
ブリッジ回路の平衡条件を適用し、実験結果を考察できる。 | 3 | |
インピーダンスの周波数特性を考慮し、実験結果を考察できる。 | 3 | |
共振について、実験結果を考察できる。 | 3 | |