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 |
| 回路方程式と等価回路 | 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． |
| 三相交流の電圧・電流・電力 | 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，過渡現象の基礎 | 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． |
| 過渡現象の応用 | 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．
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) |
節点電圧法を用いたキルヒホッフの法則を理解できる．
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| 2週 |
キルヒホッフの法則(2) |
網目電流法を用いたキルヒホッフの法則を理解できる．
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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回路の各電圧・電流の過渡応答を理解できる．
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| 15週 |
RLC回路の過渡現象(2) |
直流電源を用いたRLC回路の各電圧・電流の過渡応答を計算できる．
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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 |
| 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 | |
| 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。 | 3 | |
| RLC直列回路等の複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。 | 3 | |
| 重ねの理を用いて、回路の計算ができる。 | 3 | |
| 網目電流法を用いて回路の計算ができる。 | 3 | |
| 節点電位法を用いて回路の計算ができる。 | 3 | |
| テブナンの定理を回路の計算に用いることができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 対称三相回路の電圧・電流・電力の計算ができる。 | 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 |