到達目標
(ア)ループ電流法の立式ができ、これを解いて電流が計算できる。
(イ)電圧源を含む回路の電流を、テブナンの定理により計算できる。
(ウ)電流源と電圧源を含む回路を、テブナンの定理、電圧源と定流源の相互変換、重ねの理により解析できる。
(エ)正弦波交流の一般式に基づき、最大値、角周波数、周期、周波数および位相が求められる。また、その波形が図示できる。
(オ)レンツの法則により、インダクタンスの誘導電圧の方向を決めることができ、電圧、電流の大きさと位相が瞬時値から計算できる。
(カ)キャパシタンスの電圧、電流の大きさと位相が瞬時値により計算できる。
(キ)瞬時値を用いて、L、C、Rを組み合わせた簡単な回路の電圧と電流が計算できる。
ルーブリック
| 最低限の到達レベルの目安(優) | 最低限の到達レベルの目安(可) | 最低限の到達レベルの目安(不可) |
評価項目(ア) | ループ電流法の立式、テブナンの定理、電圧源と定流源の相互変換が理解でき、これを解いて電流が計算できる。 | ループ電流法の立式、テブナンの定理、電圧源と定流源の相互変換が理解できる。 | ループ電流法の立式、テブナンの定理、電圧源と定流源の相互変換が理解できない。 |
評価項目(イ) | 正弦波交流の一般式に基づき、最大値、角周波数、周期、周波数、ンダクタンスの誘導電圧の方向を決めることができ、電圧、電流の大きさと位相が計算できる。 | 正弦波交流の一般式に基づき、最大値、角周波数、周期、周波数、ンダクタンスの誘導電圧の方向を決めることができ、電圧、電流の大きさと位相が理解できる。 | 正弦波交流の一般式に基づき、最大値、角周波数、周期、周波数、ンダクタンスの誘導電圧の方向を決めることができ、電圧、電流の大きさと位相が理解できない。 |
評価項目(ウ) | キャパシタンスの電圧、電流の大きさと位相、瞬時値を用いて、L、C、Rを組み合わせた簡単な回路が計算できる。 | キャパシタンスの電圧、電流の大きさと位相、瞬時値を用いて、L、C、Rを組み合わせた簡単な回路が理解できる。 | キャパシタンスの電圧、電流の大きさと位相、瞬時値を用いて、L、C、Rを組み合わせた簡単な回路が理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電気回路Aでは、まず、枝電流法をより使いやすくしたループ電流法を学ぶ。ついで、特定の目的に利用できる便利な解法として、テブナンの定理、定電流等価回路と定電圧等価回路の相互変換、電流源を含む回路の重ねの理について学ぶ。ここまでで直流回路を終わり、次に正弦波交流回路に入る。まず、インダクタンスLおよびキャパシタンスCについて学ぶ。その結果を用い、瞬時値(三角関数)を用いた交流回路の計算手法を習得する。
授業の進め方・方法:
注意点:
電気基礎演習および電気回路Aの単位を修得していることを前提に授業を進める。関数電卓を毎授業持参すること。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
キルヒホッフの法則-ループ電流法:枝電流法からのループ電流法の導出、必要十分なループのとり方 |
ループ電流法:枝電流法からのループ電流法の導出、必要十分なループのとり方を理解できる。
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2週 |
キルヒホッフの法則-ループ電流法:枝電流法からのループ電流法の導出、必要十分なループのとり方 |
ループ電流法:枝電流法からのループ電流法の導出、必要十分なループのとり方を理解できる。
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3週 |
テブナンの定理:重ねの理によるテブナンの定理の証明、回路の定電圧等価回路化と電流の計算 |
重ねの理によるテブナンの定理の証明、回路の定電圧等価回路化と電流の計算を理解できる。
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4週 |
テブナンの定理:重ねの理によるテブナンの定理の証明、回路の定電圧等価回路化と電流の計算 |
重ねの理によるテブナンの定理の証明、回路の定電圧等価回路化と電流の計算を理解できる。
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5週 |
電流源に関する諸定理:電流源の性質、電圧源と電流源の相互変換、電流源についての重ねの理 |
電流源の性質、電圧源と電流源の相互変換、電流源についての重ねの理を理解できる。
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6週 |
電流源に関する諸定理:電流源の性質、電圧源と電流源の相互変換、電流源についての重ねの理 |
電流源の性質、電圧源と電流源の相互変換、電流源についての重ねの理を理解できる。
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7週 |
電流源に関する諸定理:電流源の性質、電圧源と電流源の相互変換、電流源についての重ねの理 |
電流源の性質、電圧源と電流源の相互変換、電流源についての重ねの理を理解できる。
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8週 |
正弦波交流(瞬時値)の導入と一般式:最大値、位相の定義と、位相の進み・遅れ |
正弦波交流(瞬時値)の導入と一般式:最大値、位相の定義と、位相の進み・遅れを理解できる。
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4thQ |
9週 |
自己インダクタンスLにおける電圧と電流:Lの定義と、誘導電圧の方向、正弦波電圧・電流特性、波形の観測 |
自己インダクタンスLにおける電圧と電流について理解できる。
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10週 |
自己インダクタンスLにおける電圧と電流:Lの定義と、誘導電圧の方向、正弦波電圧・電流特性、波形の観測 |
自己インダクタンスLにおける電圧と電流について理解できる。
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11週 |
キャパシタンスCにおける電圧と電流:Cの定義、正弦波電圧・電流特性、波形の観測 |
キャパシタンスCにおける電圧と電流について理解できる。
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12週 |
キャパシタンスCにおける電圧と電流:Cの定義、正弦波電圧・電流特性、波形の観測 |
キャパシタンスCにおける電圧と電流について理解できる。
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13週 |
交流回路の特徴とその活用の概観:RCローパスフィルターを例にして |
RCローパスフィルターの基礎事項について理解できる。
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14週 |
瞬時値を用いた回路計算:LCRからなる交流回路についての瞬時値を用いた電流、電圧の計算 |
LCRからなる交流回路についての瞬時値を用いた電流、電圧の計算について理解できる。
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15週 |
瞬時値を用いた回路計算:LCRからなる交流回路についての瞬時値を用いた電流、電圧の計算 |
LCRからなる交流回路についての瞬時値を用いた電流、電圧の計算について理解できる。
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16週 |
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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 | 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 | 後8 |
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 4 | 後8 |
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 | 後14 |
瞬時値を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | 後14 |
重ねの理を用いて、回路の計算ができる。 | 4 | 後3 |
網目電流法を用いて回路の計算ができる。 | 4 | 後1 |
テブナンの定理を回路の計算に用いることができる。 | 4 | 後3 |
評価割合
| 定期試験 | 課題 | 小テスト | 合計 |
総合評価割合 | 50 | 10 | 40 | 100 |
専門的能力 | 50 | 10 | 40 | 100 |