到達目標
キルヒホッフの法則やテブナンの定理を用いて直流回路を解析できる。電流の作る磁場を基本的な場合について計算できる。電磁誘導の法則を理解し基本的な場合に適用できる。変圧器や発電機、直流電動機の原理を説明できる。交流発電機の原理を説明でき、基本的な交流回路の動作を解析できる。代表的な計測方法と機器の動作原理を説明できる。測定で得た数値の適正な取り扱いができる。非正弦波交流の振る舞いを表現することが出来る。代表的な過渡現象について解析し説明できる。電子機器の取り扱いについ基礎的な内容を取得する。
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 |
| 直流電気回路 | 回路計算の課題が問題なく説くことができる | 一部確認して、回路計算をこなすことができる | 回路計算を間違えることが多い。 |
| 電磁誘導等 | モーター、発電機、変圧器に関する計算などを解くことができる | 一部確認して、モーター、発電機、変圧器に関する計算をこなすことができる | 、モーター、発電機、変圧器に関する計算を間違えることが多い。 |
| RCL交流回路 | 交流のRCL直列、RCL並列の計算ができる。 | 一部確認しながら、交流のRCL直列、RCL並列の計算ができる。 | 交流のRCL直列、RCL並列の計算を間違えることが多い。 |
| 平衡3相交流 | 簡単な三相交流に関する計算が行える。 | 一部、資料を確認しながら、簡単な三相交流に関する計算が行える。 | 簡単な三相交流に関する計算を間違えることが多い。 |
| 測定機器の扱い | オシロスコープなどの信号の読み方、数値で表示される制度の考え方に関する課題を解くことができる。 | 一部資料を確認して、オシロスコープなどの信号の読み方、数値で表示される制度の考え方に関する課題を解くことができる。 | オシロスコープなどの信号の読み方、数値で表示される制度の考え方に関する課題に、間違えて答えることが多い。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
１，２年までの物理で学んだ電気・磁気などの知識と、高学年で学ぶ電気・電子工学や情報工学、自動制御などの進んだ知識との間の橋渡しをする科目である。昨今の電気を動力とする機械に対応した技術者として電気の基礎知識を改めて取得することを目的とする。
授業の進め方・方法:
見てわかるようなサンプル回路などを適宜使用する。内容の復習として演習を行う。また必要に応じてプリントを使用する。
注意点:
低学年の物理で学んだ電気と磁気の知識をさらに深め、「知能機械」を設計する基礎となる多くの専門科目の学習にスムーズに入っていけるようにする.
授業の属性・履修上の区分
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 |
ｵﾘｴﾝﾃｰｼｮﾝ、直流回路:知能機械と電子制御、電流・電圧、オームの法則、回路図の確認 |
電荷、オームの法則などの再確認を行う。
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| 2週 |
直流回路:キルヒホッフの法則 |
電圧と電流についての、基本的な法則を必要な時に、使える。
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| 3週 |
直流回路:ホイートストンブリッジ回路 |
ブリッジ回路を構成する抵抗の関係式を理解する。
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| 4週 |
直流回路:重ね合わせの原理、テブナンの定理 |
簡単な回路について、キルヒホッフによる連立方程式、重ね合わせによる解法、テプナンの原理を使った解法が、同じ結果を導くことを確認する。
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| 5週 |
直流回路:抵抗、抵抗率、抵抗の温度係数、ｼﾞｭｰﾙの法則、電池（１次、２次） |
導体の温度影響を理解する。発熱と電力などの関係を理解する。1次電池と2次電池の違いと代表的な電池を確認する。
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| 6週 |
直流回路:磁気と磁界 |
砂鉄で見られる議力線について現象を確認する。
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| 7週 |
電磁気学:磁気に関するクーロンの法則 |
磁荷の大きさと距離、働く力の方向についてのクーロンの法則を、2つの質量に働く引力になぞらえて理解する。
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| 8週 |
電磁気学:透磁率、磁性体、磁気回路、磁化 |
磁界の大きさと磁束密度の関係を、透磁率を含めることで、関係式が導かれることを理解する。磁気回路が電気回路と同等に導かれ、磁気遮蔽現象を知る。
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期前半のまとめ |
直流回路の計算、磁気回路の計算について確認を行う。
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| 10週 |
電磁気学:電磁誘導（ﾚﾝﾂの法則、ﾌｧﾗﾃﾞｰの法則） |
レンツの法則、ファラデーの右手、左手の法則を理解する。
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| 11週 |
電磁気学:自己誘導・自己ｲﾝﾀﾞｸﾀﾝｽ、相互ｲﾝﾀﾞｸﾀﾝｽ |
インダクタンスと変圧器の関係を理解する。
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| 12週 |
電磁気学:静電気、静電気に関するクーロンの法則 |
電荷を考えた場合クーロンの法則は同じ形の式で引力、斥力が導かれることを理解する。ただし、磁荷違った性質があることも理解する。
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| 13週 |
電磁気学:電場、静電容量とコンデンサ |
平等磁界と電場、コンデンサの容量について理解する。
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| 14週 |
電磁気学:コンデンサとコイル、正弦波交流、:直流電動機 |
コンデンサとコイルが、交流の中では抵抗と似た性質を示すことを知る。正弦波交流の周波数、周期などの基本性質を理解する。直流電動機のトルクと電流の関係を確認する。
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| 15週 |
試験返却、前期のまとめ |
試験結果を含めて、前半の重要な点を再解説
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
交流回路:正弦波交流の性質 |
最大値、実効値、平均値などの関係性を理解する。
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| 2週 |
交流回路:正弦波交流発電、Ｒだけ、Ｃだけ、Ｌだけの回路
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正弦波を示す式と位相差の理解。コイル、コンデンサによる電圧と電流の位相差の理解。
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| 3週 |
交流回路:2種類の素子による直列回路、ベクトル表示 |
2種類の素子を直列接続した場合の電流と電圧の関係式の理解。ベクトル表示の意味を理解する。
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| 4週 |
交流回路:Ｒ－Ｃ－Ｌ直列回路 |
コイルとコンデンサ、抵抗が直列になっているときの電流と電圧の関係式の理解。
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| 5週 |
交流回路:Ｒ－Ｌ－Ｃ並列回路 |
コイルとコンデンサ、抵抗が並列になっているときの電流と電圧の関係式の理解。
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| 6週 |
交流回路:共振回路 |
共振回路の関係式と、その利用方法の理解。
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| 7週 |
交流回路:交流の電圧と電流の位相差、電力、交流の電力の種類 |
消費電力、無効電力、皮相電力と力率について理解する。
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| 8週 |
後期前半のまとめ |
単相交流について、総復習。交流でも、電流と電圧、抵抗でオームの法則は成り立つことを再確認。
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| 4thQ |
| 9週 |
交流回路:三相交流、進相コンデンサ |
三相交流の発電の仕組みと、。進相コンデンサの役割の理解。
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| 10週 |
交流回路:三相交流Δ結線、Ｙ結線 |
三相交流のデルタ結線とY結線の線間電圧、線電流、相電圧、相電流の関係式の理解。
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| 11週 |
交流回路:三相交流ΔＹ変換 |
Δ結線、Ｙ結線のそれぞれの利点と、変換式を知る。
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| 12週 |
電気計測:ブリッジ回路（Ｃ、Ｌ）、分流器、倍率器 |
交流における、抵抗、コンデンサ、コイルがあるときの平衡式への理解。
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| 13週 |
電気計測:測定器（オシロスコープ他）、誤差と精度 |
オシロスコープの画面の読み方、テスターなどの使い方、それらの精度を知る。データの分析、誤差解析、有効桁数の評価、整理の仕方、考察の論理性を学ぶ。
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| 14週 |
電気技術の基礎 |
1年間の復習として電動機、変圧器、発送配電について改めて学ぶ。
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| 15週 |
試験返却、後期のまとめ |
試験結果を含めて、後半の重要な点を再解説
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| 16週 |
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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 |
| 基礎的能力 | 工学基礎 | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 実験データの分析、誤差解析、有効桁数の評価、整理の仕方、考察の論理性に配慮して実践できる。 | 3 | 後13 |
評価割合
| 試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
| 能力 | 70 | 30 | 100 |