概要:
4年生前期の電気回路は、3年生で学習した基礎的内容を発展させ、 記号法による交流回路計算、三相交流回路、過渡現象について学習する。必要となる数学は、三角関数、ベクトル、複素数、微分方程式である。
授業の進め方・方法:
基本的に教科書に沿って講義を行うが、適宜必要な資料を配布する。毎時間、学習シートを配布し、基本的な例題や演習問題を課題として与える。なお、学習シートは、次の時間に提出させ、自己評価で授業内容の理解度を記述させる。また、課題のレポートとしての機能も果たす。
注意点:
評価方法
【中間試験】×0.4＋【期末試験】×0.4＋【学習シートの課題20点満点】
再試験の評価方法は次のどちらかの高い方とする。 ①【再試験】のみ ②【再試験】×0.8+【学習シート】×0.2
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
授業内容：複素数の計算
事後学習：学習シート1の問題を解く。目安は1.5時間。 |
複素数の計算方法を理解する。
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| 2週 |
授業内容：記号法による交流回路の計算、インピーダンスの直列、並列
事後学習：学習シート2の問題を解く。目安は1.5時間。 |
R、L、Cの単独回路と複合回路に関する記号法による計算方法を理解する。
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| 3週 |
授業内容：ブリッジ回路、複素電力
事後学習：学習シート3の問題を解く。目安は1.5時間。
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ブリッジ回路および記号法を使用した電力の計算方法を理解する。
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| 4週 |
授業内容：キルヒホッフの法則
事後学習：学習シート4の問題を解く。目安は1.5時間。 |
交流回路に適用するキルヒホッフの法則を理解する。
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| 5週 |
授業内容：重ね合わせの理、テブナンの定理、最大有効電力定理
事後学習：学習シート5の問題を解く。目安は1.5時間。
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重ね合わせの理とテブナンの定理を理解する。電源が負荷に与える電力が最大となる最大有効電力定理を理解する。
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| 6週 |
授業内容：相互誘導回路、結合係数
事後学習：学習シート6の問題を解く。目安は1.5時間。 |
変圧器の原理である磁気的結合をもつ電気回路を理解する。
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| 7週 |
授業内容：磁気結合回路の等価回路、コイルの合成インダクタンス
事後学習：学習シート7の問題を解く。目安は1.5時間。 |
磁気結合回路を回路図で表現する方法を理解する。
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| 8週 |
前期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
授業内容：中間試験の解答および復習、三相交流の概略 |
中間試験の範囲の復習を行い、不十分な箇所の理解を深める。
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| 10週 |
授業内容：三相交流の発生と性質、三相交流と三相結線
事後学習：学習シート8の問題を解く。目安は1.5時間。 |
三相交流の性質について学習する。三相結線の種類、相電圧、相電流、線間電圧、線電流を理解する。
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| 11週 |
授業内容：三相電力と電力ベクトル図、三相交流とV結線
事後学習：学習シート9の問題を解く。目安は1.5時間。 |
三相電力とベクトル図、Δ結線の一相を除いたV結線、スターデルタ変換を理解する。
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| 12週 |
授業内容：演習問題 |
三相交流回路に関する演習問題を行う。
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| 13週 |
授業内容：直流電圧による過渡現象（RL直列回路）
事後学習：学習シート10の問題を解く。目安は1.5時間
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過渡現象の概略を説明し、RL直列回路に直流電圧（ステップ入力）を加えた場合の応答を理解する。
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| 14週 |
授業内容：直流電圧による過渡現象（RC直列、RL直並列）
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RCの直列回路およびRL直並列回路に、直流電圧（ステップ入力）を加えた場合や取り去った場合の応答を理解する。
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| 15週 |
前期末試験 |
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| 16週 |
授業内容：期末試験の解答および復習 |
期末試験の復習を行い、不十分な箇所の理解を深める。
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| 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 | 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。 | 4 | 前2 |
| 平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 4 | 前3 |
| 正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 4 | 前2 |
| 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 | 前2 |
| 瞬時値を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | |
| フェーザ表示を用いて、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 | 前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 | 前2 |
| 直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 4 | 前5 |
| 相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。 | 4 | 前6 |
| 理想変成器を説明できる。 | 4 | 前6 |
| 交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 4 | 前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。 | 4 | 前13 |
| 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。 | 4 | 前14 |
| 重ねの理を用いて、回路の計算ができる。 | 4 | |
| 網目電流法を用いて回路の計算ができる。 | 4 | |
| 節点電位法を用いて回路の計算ができる。 | 4 | |
| テブナンの定理を回路の計算に用いることができる。 | 4 | |
| 電磁気 | 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 4 | 前6 |
| 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 | 前10 |
| 電源および負荷のΔ-Y、Y-Δ変換ができる。 | 4 | 前11 |
| 対称三相回路の電圧・電流・電力の計算ができる。 | 4 | 前10 |
| 変圧器の原理、構造、特性を説明でき、その等価回路を説明できる。 | 4 | 前7 |
| 半導体電力変換装置の原理と働きについて説明できる。 | 4 | 前11 |
| 電力システムの構成およびその構成要素について説明できる。 | 4 | 前9 |
| 交流および直流送配電方式について、それぞれの特徴を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 電力品質の定義およびその維持に必要な手段について知っている。 | 4 | 前9 |
| 電力システムの経済的運用について説明できる。 | 4 | 前9 |
| 水力発電の原理について理解し、水力発電の主要設備を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 火力発電の原理について理解し、火力発電の主要設備を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 原子力発電の原理について理解し、原子力発電の主要設備を説明できる。 | 4 | 前9 |
| その他の新エネルギー・再生可能エネルギーを用いた発電の概要を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 電気エネルギーの発生・輸送・利用と環境問題との関わりについて説明できる。 | 4 | 前9 |
| 計測 | ブリッジ回路を用いたインピーダンスの測定原理を説明できる。 | 4 | |