到達目標
電気回路Ⅰに引き続き、電気工学の基礎をなす交流回路について学ぶ。３年次では特に、交流電力と三相回路を理解し回路計算できること、さらに、ひずみ波の基本的な取り扱いができることを達成目標とする。
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 |
| 評価項目1 | 相互インダクタンスの回路計算ができる。 | アドバイスがあれば相互インダクタンスの回路計算ができる。 | 相互インダクタンスの回路計算ができない。 |
| 評価項目2 | ベクトル軌跡が正しく描ける。 | アドバイスがあればベクトル軌跡が正しく描ける。 | ベクトル軌跡が正しく描けない。 |
| 評価項目3 | フーリエ級数、過渡現象の計算ができる。 | アドバイスがあればフーリエ級数、過渡現象の計算ができる。 | フーリエ級数、過渡現象の計算ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程（本科１〜５年）学習教育目標 （２）
説明
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教育方法等
概要:
磁気的結合回路の取り扱い方、周波数や各素子の値が変化したときの電圧、電流の変化を表すベクトル軌跡、単相電力について学ぶ。また、三相交流について理解し、三相回路の計算法について学ぶ。さらに、ひずみ波の基本的な取り扱い方法を学ぶ。
授業の進め方・方法:
磁気的結合回路の取り扱い方、周波数や各素子の値が変化したときの電圧、電流の変化を表すベクトル軌跡、単相電力について学ぶ。また、三相交流について理解し、三相回路の計算法について学ぶ。さらに、ひずみ波の基本的な取り扱い方法を学ぶ。
注意点:
２年次に学習した電気回路Ⅰを理解していることが前提である。講義の中で適宜演習を行うが、回路計算を習得するには多数の問題を解くことが大切である。自ら多数の問題に挑んでもらいたい。また授業での理解不足を感じた場合などは、オフィスアワーを利用するなど積極的に質問し理解に努めるようにして欲しい。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
相互インダクタンス |
相互インダクタンスについて解説し、交流回路での取り扱い方を理解する。
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| 2週 |
相互インダクタンスを含む回路 |
相互インダクタンスを含む回路の解法、結合回路の等価回路について理解する。
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| 3週 |
相互インダクタンスの演習問題 |
演習問題を解くことで、相互インダクタンスを含む回路の解法を習得する。
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| 4週 |
ベクトル軌跡 |
ベクトル軌跡とは何かについて解説し、簡単なベクトル軌跡および逆ベクトル軌跡を求める。
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| 5週 |
ベクトル軌跡の求め方 |
図的解法により回路の電圧、電流、インピーダンス、アドミタンスのベクトル軌跡を求める。
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| 6週 |
ベクトル軌跡の演習問題 |
演習問題を解くことで、ベクトル軌跡の理解を深める。
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| 7週 |
電力と力率 |
交流電力を解説し、有効電力、無効電力、皮相電力、力率の概念を理解する。
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| 8週 |
電力のベクトル表示 |
電力をベクトルで表す方法を説明する。回路の電力計算の方法を理解する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
最大電力供給の定理 |
最大電力供給の定理について説明し、例題を通して理解する。
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| 10週 |
力率改善 |
力率改善とは何かについて説明する。関連する問題を解くことで理解する。
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| 11週 |
交流電力の測定 |
三電圧計法、三電流計法による電力測定法について説明する。
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| 12週 |
電力の演習問題 |
演習問題を解くことで、交流電力についての理解を深める。
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| 13週 |
三相交流 |
対称三相交流とは何かについて学ぶ。三相起電力の発生と結合方式について説明する。
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| 14週 |
Ｙ結線 |
Ｙ結線された平衡三相回路の相電圧、線間電圧、相電流、線電流の関係を理解する。
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| 15週 |
Δ結線 |
Δ結線された平衡三相回路の相電圧、線間電圧、相電流、線電流の関係を理解する。
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| 16週 |
前期期末試験 |
前期期末試験
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
演習問題 |
演習問題を解くことで、三相交流についての理解を深める。
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| 2週 |
Ｙ－Δ回路 |
平衡三相回路（Ｙ－Δ回路）の計算方法を説明する。
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| 3週 |
Δ－Ｙ回路 |
平衡三相回路（Δ－Ｙ回路）の計算方法を説明する。
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| 4週 |
演習問題 |
平衡三相回路の解法を理解する。
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| 5週 |
平衡三相回路の電力 |
平衡三相回路の電力について学び、回路の電力計算の方法を理解する。
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| 6週 |
Ｖ結線 |
単相変圧器を２台用いて三相変圧を行うＶ結線について説明する。
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| 7週 |
不平衡三相回路 |
簡単な不平衡三相回路の計算方法を説明する。
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| 8週 |
三相電力の測定 |
二電力計法、ブロンデルの定理について説明する。
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| 4thQ |
| 9週 |
三相回路の総合演習問題 |
演習問題を解くことで、三相回路の復習を行う。
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| 10週 |
回転磁界 |
回転磁界の原理を説明する。
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| 11週 |
ひずみ波とフーリエ級数展開 |
ひずみ波が正弦波で合成できることを学ぶ。特に、ひずみ波を正弦波に分解する数学的手法であるフーリエ級数展開について説明する。
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| 12週 |
フーリエ級数展開の演習問題 |
演習問題を解くことで、フーリエ級数展開の計算方法を理解する。
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| 13週 |
ひずみ波交流の電圧と電流 |
回路にひずみ波交流を加えたときの回路の計算方法を説明する。
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| 14週 |
過渡現象 |
回路の過渡応答について理解する。
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| 15週 |
過渡現象の解法 |
微分方程式を利用することで、過渡現象の解を求める。
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| 16週 |
試験返却・解答 |
学年末試験
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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 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 4 | |
| オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 4 | |
| 電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 瞬時値を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。 | 4 | |
| 理想変成器を説明できる。 | 4 | |
| 交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 4 | |
| RL直列回路やRC直列回路等の単エネルギー回路の直流応答を計算し、過渡応答の特徴を説明できる。 | 4 | |
| 電力 | 三相交流における電圧・電流(相電圧、線間電圧、線電流)を説明できる。 | 4 | |
| 電源および負荷のΔ-Y、Y-Δ変換ができる。 | 4 | |
| 対称三相回路の電圧・電流・電力の計算ができる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 30 | 30 | 10 | 10 | 10 | 10 | 100 |
| 基礎的能力 | 10 | 10 | 5 | 5 | 5 | 5 | 40 |
| 専門的能力 | 10 | 10 | 5 | 5 | 5 | 5 | 40 |
| 分野横断的能力 | 10 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |