概要:
将来、情報・電子系分野で活躍するみなさんがエンジニアとして必ず知っておくべき電気工学の基礎を学習します。高学年になると、アナログ電子回路やデジタル電子回路、制御工学、デジタル・アナログ集積回路へと学習内容がつながっていきます。
授業の進め方・方法:
毎回配布する小テストにより、講義内容の達成度の確認を行います。また、講義と並行して進む実験・実習により、電気回路の構成や応用、電気計測の基本をマスターし、あわせて講義内容の理解度の確認を行います。
注意点:
小テストは必ず毎回提出すること。
追記1:遠隔講義、遠隔演習をWebClassにて実施する場合があります。
追記2:定期テストをWebClassにて実施する場合があります。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
シラバスの説明 / 電流および電圧の考え方 |
電荷、電流、電圧を計算できる。
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2週 |
オームの法則 |
オームの法則を適用して電流・電圧・抵抗が計算できる。
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3週 |
直列回路、並列回路 |
合成抵抗、分圧・分流の公式を適用して直流回路の計算ができる。
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4週 |
直並列回路、応用回路 |
回路回路網、ブリッジ回路の公式を適用して回路計算ができる。
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5週 |
キルヒホッフの法則 |
キルヒホッフの法則、テブナンの法則を適用して回路計算ができる。
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6週 |
抵抗の性質と電力 |
ジュールの法則を適用して計算できる。回路の電力と電力量が計算できる。
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7週 |
電流の化学作用 |
ファラデーの法則を適用して計算できる。電池、熱電現象について説明できる。
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8週 |
前期中間試験 |
定期試験に向けて計画的に学習できる。
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2ndQ |
9週 |
磁気現象と磁性体 |
磁気に関するクーロンの法則、磁界、磁力線や磁束線分布、磁性体と磁化、磁束密度について理解・適用し計算できる。
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10週 |
電流の磁気作用 |
アンペアの右ネジの法則、アンペアの周回路の法則を理解・適用し計算できる。
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11週 |
磁界中の電流に働く力 |
フレミングの左手の法則、電磁力、電動機を理解し適用計算できる。
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12週 |
電磁誘導作用 |
フレミングの右手の法則、誘導起電力、発電機を理解し適用計算できる。
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13週 |
コイルとインダクタンス |
自己誘導、相互誘導、インダクタンス、変圧器を理解し説明・計算できる。
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14週 |
静電現象と誘電体 |
静電気に関するクーロンの法則、電界、電気力戦や電束分布、誘電体と電束密度を理解・適用し計算できる。
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15週 |
コンデンサと静電容量 |
平行平板コンデンサ、合成静電容量を理解し適用計算できる。
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16週 |
前期末試験 |
定期試験に向けて計画的に学習できる。
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後期 |
3rdQ |
1週 |
正弦波交流の性質 |
瞬時値、周期、周波数、位相、実効値を理解し理論計算できる。
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2週 |
交流回路の取り扱い |
電圧と電流のベクトル表示を理解し基本解析ができる。
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3週 |
交流回路の計算 |
リアクタンス、合成インピーダンスを理解し基本計算ができる。
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4週 |
共振回路と交流電力 |
共振周波数、力率、有効電力を理解し公式適用により計算できる。
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5週 |
複素数演算(1) |
複素平面、オイラーの公式を理解・適用して交流回路の計算ができる。
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6週 |
複素数演算(2) |
極形式表示(フェーザ表示)を適用して交流回路の計算ができる。
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7週 |
記号法による交流回路の計算 |
複素合成インピーダンス、ブリッジ回路を理解して交流回路の計算適用ができる。
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8週 |
後期中間試験 |
定期試験に向けて計画的に学習できる。
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4thQ |
9週 |
三相交流回路 |
相電圧、線間電圧、線電流、Y-Δ変換を理解し公式を適用して回路計算ができる。
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10週 |
非正弦波交流 |
歪波の合成、実効値、ひづみ率を理解し公式を適用して回路計算ができる。
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11週 |
過渡現象 |
コンデンサの充放電電流、電荷保存(連続)則を理解し公式を適用して理論計算ができる。
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12週 |
電気計測 |
直流・交流計器、電力計の構造を理解して説明ができる。
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13週 |
測定量の取り扱い |
測定法、系統誤差、偶然誤差を理解し誤差計算ができる。
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14週 |
総合演習(1) |
各種試験対策に向けて積極的に学習できる。
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15週 |
総合演習(2) |
各種試験対策に向けて積極的に学習できる。
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16週 |
学年末試験 |
定期試験に向けて計画的に学習できる。
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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 |
基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 電気 | 導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。 | 3 | 前1 |
電場・電位について説明できる。 | 3 | 前14 |
クーロンの法則が説明できる。 | 3 | 前14 |
クーロンの法則から、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。 | 3 | 前14 |
オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 3 | 前2 |
抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。 | 3 | 前3,前4 |
ジュール熱や電力を求めることができる。 | 3 | 前6 |
物理実験 | 物理実験 | 電磁気に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。 | 3 | 前9,前10,前11,前12,前14 |
化学(一般) | 化学(一般) | 価電子の働きについて説明できる。 | 3 | 前1 |
ダニエル電池についてその反応を説明できる。 | 3 | 前7 |
鉛蓄電池についてその反応を説明できる。 | 3 | 前7 |
一次電池の種類を説明できる。 | 3 | 前7 |
二次電池の種類を説明できる。 | 3 | 前7 |
電気分解反応を説明できる。 | 3 | 前7 |
ファラデーの法則による計算ができる。 | 3 | 前7 |
工学基礎 | 技術者倫理(知的財産、法令順守、持続可能性を含む)および技術史 | 技術者倫理(知的財産、法令順守、持続可能性を含む)および技術史 | 科学技術が社会に与えてきた影響をもとに、技術者の役割や責任を説明できる。 | 3 | 前6 |
科学者や技術者が、様々な困難を克服しながら技術の発展に寄与した姿を通し、技術者の使命・重要性について説明できる。 | 3 | 前6 |
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。 | 4 | 前2 |
オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 4 | 前2 |
キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 4 | 前5 |
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。 | 4 | 前3,前4 |
ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 4 | 前4 |
電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 4 | 前6 |
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 | 後1 |
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 4 | 後1 |
正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 4 | 後2,後5,後6 |
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 | 後3,後7 |
瞬時値を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | 後1 |
フェーザ表示を用いて、交流回路の計算ができる。 | 4 | 後2,後6 |
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 | 後3,後7 |
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 | 後4,後7 |
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 | 後3,後7 |
直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 4 | 後4,後7 |
相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。 | 4 | 前13 |
理想変成器を説明できる。 | 4 | 前13 |
交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 4 | 後4 |
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 | 後11 |
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 | 後11 |
重ねの理を用いて、回路の計算ができる。 | 4 | 前5 |
網目電流法を用いて回路の計算ができる。 | 4 | 前5 |
節点電位法を用いて回路の計算ができる。 | 4 | 前5 |
テブナンの定理を回路の計算に用いることができる。 | 4 | 前5 |
電磁気 | 電荷及びクーロンの法則を説明でき、点電荷に働く力等を計算できる。 | 4 | 前14 |
電界、電位、電気力線、電束を説明でき、これらを用いた計算ができる。 | 4 | 前14 |
ガウスの法則を説明でき、電界の計算に用いることができる。 | 4 | 前14 |
導体の性質を説明でき、導体表面の電荷密度や電界などを計算できる。 | 4 | 前14 |
誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 4 | 前14 |
静電容量を説明でき、平行平板コンデンサ等の静電容量を計算できる。 | 4 | 前15 |
コンデンサの直列接続、並列接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。 | 4 | 前15 |
静電エネルギーを説明できる。 | 4 | 前15 |
磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 4 | 前9 |
電流が作る磁界をビオ・サバールの法則を用いて計算できる。 | 4 | 前10 |
電流が作る磁界をアンペールの法則を用いて計算できる。 | 4 | 前10 |
磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 4 | 前9 |
ローレンツ力を説明できる。 | 4 | 前11 |
磁気エネルギーを説明できる。 | 4 | 前13 |
電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 4 | 前12 |
自己誘導と相互誘導を説明できる。 | 4 | 前13 |
自己インダクタンス及び相互インダクタンスを求めることができる。 | 4 | 前13 |
情報系分野 | その他の学習内容 | オームの法則、キルヒホッフの法則を利用し、直流回路の計算を行うことができる。 | 4 | 前2,前3,前4,前5 |