到達目標
1. 気体、液体、固体の絶縁破壊現象を説明できる。B①②
2. プラズマの生成と、プラズマの振舞いを説明できる。B①②、SB①
3. 高電圧の発生法と計測法を説明できる。B①②、SB①
4. 高電圧発生回路を製作できる。B①②、SB①②
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 |
| 評価項目1 | 気体の絶縁破壊現象を説明できた上で、液体、固体特有の絶縁破壊現象を説明できる。 | 気体の性質（状態方程式、速度分布、平均自由行程など）、荷電粒子の消失過程を理解し、気体の絶縁破壊現象を説明できる。 | 気体の性質、荷電粒子の消失過程が理解できない。 |
| 評価項目2 | プラズマの特徴とミクロ・マクロ的な取扱、生成法を説明できる。
製造現場で利用されるプラズマと関連づけられる。 | プラズマの特徴（準中性、サイズなど）を理解し、プラズマのミクロ的な取扱を説明できる。
プラズマの生成法を説明できる。 | プラズマと電磁界の相互作用を理解できない。 |
| 評価項目3 | 高電圧発生装置、高電圧・大電流の計測法の原理を説明できる。
パルス伝送線路について説明できる。
高電圧現象の産業への利用例を説明できる。 | 高電圧発生装置、高電圧・大電流の計測法の原理を説明できる。 | 指定された高電圧発生装置、高電圧・大電流の計測法の原理を説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程の教育目標 B① 専門分野における工学の基礎を理解できる。
準学士課程の教育目標 B② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解くことができる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB① 共通基礎知識を用いて、専攻分野における設計・製作・評価・改良など生産に関わる専門工学の基礎を理解できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解決できる。
教育方法等
概要:
電子部品の絶縁膜の絶縁破壊から雷まで、高電圧・強電界による絶縁破壊現象であり、様々な事故の原因となる。一方、絶縁破壊現象で生じる放電プラズマは、半導体デバイスの製造、廃棄物処理、照明などの光源にも利用される。事故の回避、プラズマの利用のために、絶縁破壊現象・プラズマ・高電圧計測等について学ぶ。
授業の進め方・方法:
気体の性質、荷電粒子の振舞いからはじめ、気体、液体、固体の絶縁破壊現象、その結果生じるプラズマの特徴について学ぶ。さらに、高電圧発生方法や計測方について学ぶ。
注意点:
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 |
感電事故 |
感電事故の原因・現象を理解し、事故防止の意識を高める。
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| 2週 |
気体の性質 |
気体の密度と圧力の関係を理解する。
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| 3週 |
気体の性質 |
マックスウェルの速度分布、熱速度等を理解する。
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| 4週 |
荷電粒子の振舞い |
電子と正イオンそれぞれの衝突断面積、平均自由行程、平均衝突頻度などを理解する。
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| 5週 |
荷電粒子の振舞い |
励起、電離、再結合、付着などの現象から、絶縁破壊しやすい状況までを理解する。
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| 6週 |
荷電粒子の振舞い |
移動度、拡散など荷電粒子の挙動を理解する。
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| 7週 |
気体の絶縁破壊現象 |
宇宙線などと初期電子発生の関係、タウンゼント放電を理解する。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
答案返却、解説 |
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| 10週 |
気体の絶縁破壊現象 |
パッシェンの法則を理解し、圧力と絶縁破壊電圧の関係を理解する。
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| 11週 |
気体の絶縁破壊現象 |
ストリーマ放電を理解し、高圧、長ギャップの条件での放電現象を理解する。
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| 12週 |
気体の絶縁破壊現象 |
コロナ放電、雷放電など身近な放電現象を理解する。
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| 13週 |
液体、固体、真空の絶縁破壊現象 |
液体、固体に特有の絶縁破壊現象を理解し、実際の高電圧機器の絶縁対策を知る。
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| 14週 |
液体、固体、真空の絶縁破壊現象 |
異なる誘電体からなる複合系の絶縁破壊現象を理解する。放電による誘電体へのダメージを理解する。
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
答案返却、解説 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
プラズマの性質と生成 |
プラズマは物質の第４態であること、準中性などプラズマの特徴を理解する。
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| 2週 |
プラズマのミクロ的取扱 |
電磁界と荷電粒子の相互作用を理解する。
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| 3週 |
プラズマのミクロ的取扱 |
電磁界と荷電粒子の相互作用を理解する。
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| 4週 |
プラズマのマクロ的取扱 |
プラズマの流体方程式を理解する。
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| 5週 |
放電プラズマの生成 |
直流・高周波・マイクロ波・バリア放電など様々な放電方式を理解する。
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| 6週 |
放電プラズマの生成 |
直流・高周波・マイクロ波・バリア放電など様々な放電方式を理解する。
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| 7週 |
高電圧発生回路 |
直流・交流・パルス高電圧回路を理解する。倍電圧発生回路を理解する。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
答案返却、解説 |
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| 10週 |
パルスパワー発生装置 |
容量性・誘導性エネルギー蓄積方式のパルスパワー発生装置の原理と特徴を理解する。
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| 11週 |
パルスパワー発生装置 |
RLC回路の放電特性を理解する。
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| 12週 |
高電圧発生回路の測定 |
ダイオードを利用した直流高電圧回路、RLC放電回路を製作し、各部の電圧を測定し、高電圧回路の理解を深める。
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| 13週 |
パルス伝送線路 |
分布定数回路、負荷との整合など、高周波の信号の取扱いを理解する。
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| 14週 |
高電圧計測 |
各種の高電圧計測法を理解する。
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| 15週 |
定期試験 |
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| 16週 |
答案返却、解説 |
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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 | 直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 4 | 後7 |
| 理想変成器を説明できる。 | 3 | 後7 |
| 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 |
| 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 | 後3 |
| 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12 |
| 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12 |
| 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 | 後10 |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 4 | 後10 |
| 電流に作用する力やローレンツ力を説明できる。 | 4 | 後6 |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 4 | 後10 |
| 電子回路 | ダイオードの特徴を説明できる。 | 4 | 後7 |
| 電子工学 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 4 | 後3 |
| エレクトロンボルトの定義を説明し、単位換算等の計算ができる。 | 4 | 前7 |
| 原子の構造を説明できる。 | 3 | 前5 |
| 計測 | 倍率器・分流器を用いた電圧・電流の測定範囲の拡大手法について説明できる。 | 4 | 後14 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 課題への取組 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 0 | 30 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 0 | 30 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |