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)基本的な回路計算,(2)正弦波交流の性質,(3)ベクトルの合成
前期末試験 :(1)複素数の計算,(2)交流回路の複素数表示
後期中間試験:(1)回路のインピーダンス・アドミタンス,(2) RL・RC回路,(3)交流ブリッジ回路
学年末試験 :(1)RLC回路と共振,(2) 交流電力
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 |
正弦波交流の基礎 | 正弦波交流の基本的な性質を正しく理解し,位相差・平均値・実効値の意味を説明でき,計算できる. | 正弦波交流の基本的な性質を正しく理解し,位相差・平均値・実効値の計算ができる. | 正弦波交流の最大値(振幅)・周波数・周期・位相差・平均値・実効値の計算を行うことができない. |
複素数を用いた回路計算 | 複素数を用い,回路内の電圧・電流を計算でき,ベクトル図を用い説明できる. | 複素数を用い,回路内の電圧・電流を計算できる. | 回路内の電圧・電流を計算できない. |
RLC回路 | RLC回路内の電圧・電流を,複素数を用い計算でき,共振現象の説明ができる. | RLC回路内の電圧・電流を,複素数を用い計算できる. | RLC回路内の電圧・電流を計算できない. |
交流電力 | 各種電力の意味を十分説明でき,それらを計算で求めることができる. | 各公式を用いて,各種電力を求めることができる. | 各種電力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:
正弦波入力を用いた回路計算のために,正弦波交流の性質,複素数計算,インピーダンス,アドミタンス,RLC回路,複素電力計算等を解説する.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.
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,電気回路Ⅱ,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』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 |
初回ガイダンス |
本講義の概要,受講の際の注意点等を説明する.
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2週 |
分圧と分流 |
分圧と分流の公式を導出し,電圧・電流を計算できる.
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3週 |
電力と電力量 |
直流における電力と電力量の意味を理解し,計算できる.
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4週 |
キルヒホッフの法則 |
キルヒホッフの電流則・電圧則を理解し,回路内の電圧・電流を求めることができる.
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5週 |
直流と交流 |
交流とは何か,特に直流との違いについて理解できる.
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6週 |
正弦波交流の性質 |
最大値や周波数などの,正弦波の基礎項目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 |
正弦波交流の複素数表示 |
正弦波交流を,直交形式と極形式の複素数で表現することができる.
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11週 |
複素数の計算 |
複素数の和差積商,および複素数の大きさと偏角、および共役複素数を用いた計算ができる.
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12週 |
複素数の応用 |
複素数の回転、正弦波交流への拡張を理解できる.
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13週 |
ベクトルの合成 |
正弦波の合成を,ベクトルを用いて表現する方法について理解できる.
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14週 |
LとCの電圧と電流 |
コイルを流れる電流・コンデンサの両端の電圧を求められる.
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15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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16週 |
前期末試験 |
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 |
回路素子のインピーダンス |
複素数によるインピーダンスの計算ができる.
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2週 |
回路素子のアドミタンス |
複素数によるアドミタンスの計算ができる.
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3週 |
インピーダンスとアドミタンス |
インピーダンス,アドミタンスを構成する要素を理解し,回路の計算ができる.
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4週 |
RL・RC直列回路 |
RL・RCから成る直列回路について,電圧・電流を求められる.
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5週 |
RL・RC並列回路 |
RL・RCから成る並列回路について,電圧・電流を求められる.
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6週 |
交流ブリッジ回路 |
ブリッジ回路に関する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 |
後期中間試験 |
後期1週~7週までの範囲の試験問題を解く.
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4thQ |
9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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10週 |
RLC直列回路と共振 |
R・L・Cから成る直列回路について,電圧・電流,および共振周波数を求められる.
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11週 |
RLC並列回路と共振 |
R・L・Cから成る並列回路について,電圧・電流,および共振周波数を求められる.
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12週 |
共振回路のQ値 |
共振回路におけるQ値の意味を理解し,求めることができる.
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13週 |
交流電力(1) |
交流回路における,瞬時電力と平均電力について理解できる.
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14週 |
交流電力(2) |
複素電力,皮相電力,有効電力,無効電力について理解し,計算できる.
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15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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16週 |
学年末試験 |
後期10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 |
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。 | 3 | |
オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 3 | |
キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 3 | |
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。 | 3 | |
ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 3 | |
電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
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。 | 3 | |
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 3 | |
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。 | 3 | |
瞬時値を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | |
フェーザ表示を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | |
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。 | 3 | |
キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | |
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。 | 3 | |
直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 3 | |
交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
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 |