概要:
電気情報工学科の基幹科目としての電気回路について、教科書の１－３章を理解する。
英語導入計画：Technical terms
授業の進め方・方法:
直流回路について説明した後、教科書の内容に沿って講義をする。例題や演習を重視しながら学習する。三角関数や指数関数、ベクトルや複素数、微分・積分など電気数学を多く用いるので、数学の力を育成しておくこと。また、教科書は３年と４年でも用いるので大切に使うこと。この授業では数学計算にMathcadを用いて行うので、グラフ表示による数式の意味の可視化などに重点を置く。微分や積分、三角関数や指数関数なども積極的に用いていく。数学の学修の大切さと便利さが体験できるように意識する。
遠隔授業期間は課題提出を毎回実施する。その場合、中間・期末の試験についても総合課題の提出で評価する。評価割合は対面授業と遠隔授業で同じとする。
注意点:
学習・教育目標：D-4(1) 100%
演習の多くはMathcadで実行するので、LMSの活用や学内用ページのコンテンツ群の学修など、発展学修にも力を入れること。一方、基本についても深く学ぶので、自身のペースで教室外学修を進めること。
授業のペースは多くのコンテンツを紹介するため、速いと感ずるかも知れないが、教科書や学修支援コンテンツ群の内容を確認することで理解可能となっている。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
抵抗器
ＬＭＳ接続の確認 |
直流電圧と抵抗と電流の関係、オームの法則について理解する。それらの関係を説明し、計算することができる。
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| 2週 |
電圧源と電流源
課題提出の確認 課題１ |
電圧源と電流源の等価回路の相互変換ができる。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。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。
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| 3週 |
抵抗の直列接続と並列接続
課題２ |
抵抗の直列接続と並列接続について、その合成抵抗を求める事ができる。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。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。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。
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| 4週 |
キルヒホッフの法則
課題３ |
キルヒホッフの法則について、電流則と電圧則を理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。電圧降下法による抵抗測定の原理を説明できる。
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| 5週 |
ループ法
課題４ |
電力とエネルギーの関係性を理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。電力量と電力を説明し、これらを計算できる。
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| 6週 |
ノード法
課題５ |
正弦波交流電圧の発生 について理解する。瞬時値を用いて、交流回路の計算ができる。
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| 7週 |
電力とエネルギー
課題６ |
正弦交流の用語について理解する。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。平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。
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| 8週 |
前期中間総合課題 |
６０％以上の正解率で総合課題問題を解くことができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
正弦波交流電圧の発生・正弦交流の用語・交流の大きさと波形
課題７ |
交流の大きさと波形について、特に合成方法を理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。
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| 10週 |
回路素子
課題８ |
回路素子として、抵抗以外の素子がある事を理解する。
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| 11週 |
Ｒ，Ｌ，Ｃの働き
課題９ |
Ｒ，Ｌ，Ｃの働きについて電圧と電流の関係から理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。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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| 12週 |
ＲＬ回路
課題１０ |
ＲＬ直列交流回路の電圧と電流の関係について理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。
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| 13週 |
ＲＣ回路
課題１１ |
ＲＣ直列交流回路の電圧と電流の関係について理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。
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| 14週 |
ＲＬＣ回路
課題１２ |
ＲＬＣ直列交流回路の電圧と電流の関係について理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。
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| 15週 |
前期期末試験または前期総合課題の提出 |
６０％以上の正解率で前期総合課題問題を解くことができる。
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| 16週 |
前期期末試験の解説 |
前期授業内容について復習する。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
直列・並列共振
課題１３ |
直列・並列共振回路について理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。
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| 2週 |
複素数表記
課題１４ |
電気回路の複素数表記について理解する。特にインピーダンスの複素数表記の理解。
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| 3週 |
正弦波と複素数の対応
課題１５ |
正弦波と複素数の対応について、フェーザの回転との関係性を理解する。正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。
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| 4週 |
複素インピーダンス
課題１６ |
複素インピーダンスを用いて、もう一度体系立てて交流回路を理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。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。
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| 5週 |
インピーダンスとアドミタンス
課題１７ |
インピーダンスとアドミタンスについて、逆数の関係性を理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。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。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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| 6週 |
閉路方程式
課題１８ |
閉路方程式の解き方を理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。網目電流法を用いて回路の計算ができる。
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| 7週 |
節点方程式
課題１９ |
節点方程式の解き方を理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。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。節点電位法を用いて回路の計算ができる。
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| 8週 |
後期中間試験 または後期中間総合課題の提出 |
６０％以上の正解率で後期中間総合課題問題を解くことができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
電力保存則と最大電力供給定理
課題２０ |
電力保存則と最大電力供給定理について理解する。 以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。
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| 10週 |
重ねの理
課題２１ |
重ねの理について、電圧源と電流源の取扱の違いを理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。重ねの理を用いて、回路の計算ができる。
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| 11週 |
テブナンの定理とノートンの定理
課題２２ |
テブナンの定理とノートンの定理*の双対性を理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。テブナンの定理を回路の計算に用いることができる。
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| 12週 |
定抵抗回路
課題２３ |
定抵抗回路について理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。
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| 13週 |
三角結線と星形結線の等価変換
課題２４ |
三角結線と星形結線の等価変換について理解する。以上について、文字式と数値式で計算をすることができる。
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| 14週 |
円線図とベクトル軌跡
課題２５ |
円線図とベクトル軌跡について理解する。
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| 15週 |
後期期末試験 または後期期末総合課題の提出 |
６０％以上の正解率で後期期末総合課題問題を解くことができる。
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| 16週 |
後期期末試験の解説 |
後期授業内容について復習する。
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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 | 工学基礎 | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 物理、化学、情報、工学における基礎的な原理や現象を明らかにするための実験手法、実験手順について説明できる。 | 1 | |
| 実験装置や測定器の操作、及び実験器具・試薬・材料の正しい取扱を身に付け、安全に実験できる。 | 1 | |
| 実験データの分析、誤差解析、有効桁数の評価、整理の仕方、考察の論理性に配慮して実践できる。 | 1 | |
| 実験テーマの目的に沿って実験・測定結果の妥当性など実験データについて論理的な考察ができる。 | 1 | |
| 実験ノートや実験レポートの記載方法に沿ってレポート作成を実践できる。 | 1 | |
| 実験データを適切なグラフや図、表など用いて表現できる。 | 1 | |
| 実験の考察などに必要な文献、参考資料などを収集できる。 | 1 | |
| 実験・実習を安全性や禁止事項など配慮して実践できる。 | 1 | |
| 個人・複数名での実験・実習であっても役割を意識して主体的に取り組むことができる。 | 1 | |
| 共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。 | 1 | |
| レポートを期限内に提出できるように計画を立て、それを実践できる。 | 1 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 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 | |
| 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。 | 4 | |
| 抵抗・インピーダンスの測定が実践できる。 | 4 | |
| オシロスコープを用いて実際の波形観測が実施できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| キルヒホッフの法則を適用し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 重ねの理を適用し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
| ダイオードの電気的特性の測定法を習得し、その実験結果を考察できる。 | 4 | |
| 論理回路の動作について実験結果を考察できる。 | 4 | |
| 情報系分野【実験・実習能力】 | 情報系【実験・実習】 | 基礎的な論理回路を構築し、指定された基本的な動作を実現できる。 | 4 | |
| 論理回路などハードウェアを制御するのに最低限必要な電気電子測定ができる。 | 4 | |
| 分野横断的能力 | 態度・志向性(人間力) | 態度・志向性 | 態度・志向性 | 自身の将来のありたい姿(キャリアデザイン)を明確化できる。 | 1 | |
| その時々で自らの現状を認識し、将来のありたい姿に向かっていくために現状で必要な学習や活動を考えることができる。 | 1 | |
| キャリアの実現に向かって卒業後も継続的に学習する必要性を認識している。 | 1 | |
| これからのキャリアの中で、様々な困難があることを認識し、困難に直面したときの対処のありかた(一人で悩まない、優先すべきことを多面的に判断できるなど)を認識している。 | 1 | |
| 高専で学んだ専門分野・一般科目の知識が、企業や大学等でどのように活用・応用されるかを説明できる。 | 1 | |
| 企業等における技術者・研究者等の実務を認識している。 | 1 | |
| 企業人としての責任ある仕事を進めるための基本的な行動を上げることができる。 | 1 | |
| 企業における福利厚生面や社員の価値観など多様な要素から自己の進路としての企業を判断することの重要性を認識している。 | 1 | |
| 企業には社会的責任があることを認識している。 | 1 | |
| 企業が国内外で他社(他者)とどのような関係性の中で活動しているか説明できる。 | 1 | |
| 調査、インターンシップ、共同教育等を通して地域社会・産業界の抱える課題を説明できる。 | 1 | |
| 企業活動には品質、コスト、効率、納期などの視点が重要であることを認識している。 | 1 | |
| 社会人も継続的に成長していくことが求められていることを認識している。 | 1 | |
| 技術者として、幅広い人間性と問題解決力、社会貢献などが必要とされることを認識している。 | 1 | |
| 技術者が知恵や感性、チャレンジ精神などを駆使して実践な活動を行った事例を挙げることができる。 | 1 | |
| 高専で学んだ専門分野・一般科目の知識が、企業等でどのように活用・応用されているかを認識できる。 | 1 | |
| 企業人として活躍するために自身に必要な能力を考えることができる。 | 1 | |