到達目標
下記の内容を習得することを本講義の到達目標とする.
前期中間試験:(1)キルヒホッフの法則,(2)重ね合わせの理,(3)テブナン・ノートンの定理による等価回路
前期期末試験:(1) 三相交流の基礎,(2) Y・Δ・V結線での電圧・電流計算,(3)三相交流の電力
後期中間試験:(1)共振・インピーダンス整合,(2) 1階微分方程式の解法,(3) 直流電源を用いたRL・RC回路の過渡現象
学年末試験 :(1) パルス回路,(2) 交流電源と過渡現象,(3) RLC回路の過渡現象
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 |
| キルヒホッフの法則を用いた回路計算ができ,理想電圧源・理想電流源の説明ができ,テブナン・ノートンの定理を用いて電圧・電流の計算ができる. | キルヒホッフの法則を用いて回路計算ができ,テブナン・ノートンの定理を用いて電圧・電流の計算ができる. | キルヒホッフの法則,テブナン・ノートンの定理を理解していない. |
| 三相交流の基本的な性質を理解し,各結線において線間電圧・線電流・電力を導出し,正しく計算できる. | 三相交流の基本的な性質を理解し,各結線において線間電圧・線電流・電力を正しく計算できる. | 三相交流の基本性質,各結線における電圧・電流・電力の計算ができない. |
| 共振条件・最大電力条件を導出でき,過渡状態・定常状態を具体例と共に説明でき,それぞれの計算ができる. | 共振・最大電力を実現するための周波数・インピーダンスの計算ができ,簡単な回路での過渡現象を求められる. | 共振・インピーダンス整合の意味を理解しておらず,微分方程式を解き電圧・電流を求めることができない. |
| 正弦波・矩形波電源を用いた際の各素子の電圧・電流の挙動を説明・計算でき,RLC回路における電圧・電流を,各素子の値により場合分けして求められる. | 正弦波・矩形波電源を用いた際の各素子の電圧・電流を計算でき,RLC回路における電圧・電流を,各素子の値により場合分けして求められる. | 交流電源を用いた際の電圧・電流を導出できず,RLC回路における電圧・電流の挙動変化の条件を求めることができない. |
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:
キルヒホッフの法則,重ね合わせの理,各種等価回路,三相交流,共振,インピーダンス整合,過渡現象について解説する.また,中間・期末試験前に上記内容の定着のための演習を行う.
授業の進め方・方法:
基本的に,前半の45分を講義形式,後半の45分を演習形式で授業を行う.具体的には,前半でその日習得すべき内容を教員が伝え,その内容に関する類題を後半の時間で学生が解く.後半の演習の時間には,教員が学生を指名し解答を板書させる予定のため,各自講義内容をよく聞くようにすること.
注意点:
-関連科目
電気回路,数学(微分積分・代数・幾何)を基礎とする.また,電子回路,電子工学,制御工学の基礎となる.
-学習指針
本講義を理解するために,1年次の『電気回路』,『数学α』,『数学β』,および2年次の『交流理論Ⅰ』,『微分積分Ⅰ』,『代数・幾何Ⅰ』の内容については正しく理解しておくこと.それらを踏まえ,より専門的な内容を含む本講義との関連を意識すること.
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
キルヒホッフの法則(1) |
キルヒホッフの電圧則・電流則について理解できる.
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2週 |
キルヒホッフの法則(2) |
キルヒホッフの法則を用いた回路計算について理解できる.
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3週 |
等価電源 |
各種回路で,等価電源による回路計算について理解できる.
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4週 |
重ね合わせの理 |
重ね合わせの理を用いた回路計算について理解できる.
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5週 |
テブナンの定理 |
テブナンの定理とそれを用いた回路計算について理解できる.
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6週 |
ノートンの定理 |
ノートンの定理とそれを用いた回路計算について理解できる.
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7週 |
復習 |
これまでの内容の確認をし,試験に備える.
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8週 |
前期中間試験 |
前期1週~7週までの範囲の試験問題を解く.
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2ndQ |
9週 |
解答・解説 |
前期中間試験の答案を返却後,復習を行う.
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10週 |
三相交流の基礎 |
三相交流の発生や性質について理解できる.
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11週 |
三相交流の構成 |
相電圧・相電流・線間電圧・線電流について理解できる.
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12週 |
スター結線の三相交流 |
スター結線で構築される三相交流回路内の各電圧・電流を求められる.
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13週 |
デルタ結線の三相交流 |
デルタ結線で構築される三相交流回路内の各電圧・電流を求められる.
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14週 |
三相交流の電力 |
各結線で組まれる三相交流回路内の電力を計算できる.
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15週 |
V結線三相交流回路 |
V結線回路内の電圧・電流・電力を求められる.
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16週 |
前期期末試験 |
前期10週~15週までの範囲の試験問題を解く.
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後期 |
3rdQ |
1週 |
解答・解説 |
前期期末試験の答案を返却後,復習を行う.
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2週 |
共振現象 |
各回路での共振周波数やQ値の求め方を理解できる.
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3週 |
最大電力定理 |
最大電力条件,インピーダンス整合について理解できる.
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4週 |
電気回路と過渡現象 |
具体的な例を用いて,過渡現象とは何かを理解できる.
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5週 |
1階線形微分方程式の解法 |
1階の線形微分方程式の解を求める方法を理解できる.
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6週 |
直流電源を用いたRL回路 |
直流電源を用いたRL回路の各電圧・電流を求められる.
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7週 |
直流電源を用いたRC回路 |
直流電源を用いたRC回路の各電圧・電流を求められる.
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8週 |
復習 |
これまでの内容の確認をし,試験に備える.
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4thQ |
9週 |
後期中間試験 |
後期2週~8週までの範囲の試験問題を解く.
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10週 |
解答・解説 |
後期中間試験の答案を返却後,復習を行う.
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11週 |
矩形波電源と過渡現象 |
回路に矩形波入力を与えた際の各電圧・電流を求められる.
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12週 |
交流電源と過渡現象 |
正弦波交流電源を用いたRL・RC回路の各電圧・電流を求められる.
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13週 |
2階線形微分方程式の解法 |
2階の線形微分方程式の解を求める方法を理解できる.
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14週 |
RLC回路の過渡現象(1) |
直流電源を用いたRLC直列回路の各電圧・電流の一般解を求められる.
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15週 |
RLC回路の過渡現象(2) |
直流電源を用いたRLC直列回路の各電圧・電流の特殊解を求められる.
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16週 |
学年末試験 |
後期11週~15週までの範囲の試験問題を解く.
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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 |
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 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
基礎的能力 | 60 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 80 |
専門的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |