電気理論特論

科目基礎情報

学校 鈴鹿工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 電気理論特論
科目番号 0052 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 総合イノベーション工学専攻(環境・資源コース) 対象学年 専2
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 服藤憲司著「グラフ理論による回路解析」森北出版
担当教員 西村 高志

目的・到達目標

電気回路網を有向グラフで表現し行列を用いて定式化でき,具体的問題へ応用することができる.

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
評価項目1グラフの定義とその要素(木,リンク,閉路,カットセットなど)を理解でき,問題へ応用することができる.グラフの定義とその要素(木,リンク,閉路,カットセットなど)を理解できる.グラフの定義とその要素(木,リンク,閉路,カットセットなど)を理解できない.
評価項目2有向グラフを接続行列や閉路行列,カットセット行列へ定式化でき,問題へ応用できる.有向グラフを接続行列や閉路行列,カットセット行列へ定式化できる.有向グラフを接続行列や閉路行列,カットセット行列へ定式化できない.
評価項目3キルヒホッフの法則を行列で表現でき,リンク電流と木の枝電流の関係,講義の電流則を理解でき,問題へ応用できる.キルヒホッフの法則を行列で表現でき,リンク電流と木の枝電流の関係,講義の電流則を理解できる.キルヒホッフの法則を行列で表現でき,リンク電流と木の枝電流の関係,講義の電流則を理解できない.
評価項目4閉路方程式,カットセット方程式,接点方程式を導入でき,実際の電気回路網の解析へ応用できる.閉路方程式,カットセット方程式,接点方程式を用いて実際の電気回路網の解析ができる.閉路方程式,カットセット方程式,接点方程式を用いて実際の電気回路網の解析ができない.

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
大規模な電気回路網を効率的に解析できる手法の一つにグラフ理論を用いた方法がある. 本講義ではこの方法を習得し, 電気回路網解析へ応用できる能力を習得する.この科目は企業で電子ビーム応用機器の研究開発を行っていた教員が, その経験を活かして電子回路の最新の解析手法について講義形式で授業を行うものである.
授業の進め方と授業内容・方法:
・すべての内容は,学習・教育到達目標(B)<専門>およびJABEE基準1.2(d)に対応する.
・授業は講義形式で行う.
・「授業計画」における各週の「到達目標」はこの授業で習得する「知識・能力」に相当するものとする.
注意点:
<到達目標の評価方法と基準>授業計画の「到達目標」1~14の習得の度合を期末試験により評価する.評価における「到達目標」の重みは均等とする.試験問題のレベルは,百点法により60点以上の得点を取得した場合に目標を達成したことが確認できるように設定する.
<学業成績の評価方法および評価基準>定期試験の得点で評価する.再試験を実施した場合には,60点を上限として評価する.
<単位修得条件>学業成績で60点以上を取得すること.
<あらかじめ要求される基礎知識の範囲>数学および電気回路の一般的な基礎知識.
<レポート等>理解を深めるため課題を適宜与える.
<備考>日頃から自己学習に励むこと.

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 授業概要 1.グラフ理論を用いた回路網解析の概要を理解できる.
2週 グラフ理論(1) 2. グラフの定義, 木と補木の関係を理解できる.
3週 グラフ理論(2) 3. 閉路, カットセットに関して理解できる.
4週 グラフ理論(3) 4. 閉路とカットセットの関係, 双対グラフと双対回路に関して理解できる.
5週 有向グラフの行列表現(1) 5. 接続行列と閉路行列に関して理解できる.
6週 有向グラフの行列表現(2) 6.カットセット行列, 接続行列と閉路行列の関係を理解できる.
7週 有向グラフの行列表現(3) 7. 閉路行列とカットセット行列の関係, 三つの行列の関係を理解できる.
8週 キルヒホッフの法則の行列表現(1) 8.キルヒホッフの法則と電流則の行列方程式を理解できる.
2ndQ
9週 キルヒホッフの法則の行列表現(2) 9.リンク電流と木の枝電流の関係, カットセットと広義の電流則を理解できる.
10週 キルヒホッフの法則の行列表現(3) 10. 閉路電流の定義, 電圧則の行列方程式, カットセットと広義の電圧則を理解できる.
11週 回路方程式の解法(1) 11. 変数変換, 閉路方程式を理解できる.
12週 回路方程式の解法(2) 12. カットセット方程式, 接点方程式を理解できる.
13週 回路方程式の解法(3) 13. グラフ理論による回路方程式の解法を説明することができる.
14週 演習(1) 14. グラフ理論による回路網解析を実際の電気回路へ応用できる.
15週 演習(2) 14. グラフ理論による回路網解析を実際の電気回路へ応用できる.
16週

評価割合

試験課題相互評価態度発表その他合計
総合評価割合10000000100
配点10000000100