到達目標
1. 気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
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 | 気体の性質 (状態方程式, 速度分布, 平均自由行程など), 荷電粒子の生成・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, 荷電粒子の生成・消失過程を理解できる。 | 気体の性質, 荷電粒子の生成・消失過程を理解できない。 |
| 評価項目2 | プラズマの特徴 (準中性, 特徴的スケール) と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。 | プラズマの特徴を理解し, プラズマの生成法を説明できる。 | プラズマの特徴を理解できない。 |
| 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。
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理解できる。 | 高電圧発生装置, 高電圧・大電流の計測法の原理を理解できない。 |
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:
落雷や絶縁皮膜の破壊などは高電圧・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, 照明など多くの産業分野で利用される。高電圧事故の回避, プラズマの利用のため, 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, 気体の絶縁破壊現象, 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手法について学ぶ。
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 |
マクスウェルの速度分布, 熱速度などを理解する。
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| 4週 |
荷電粒子の振舞い |
荷電粒子の衝突断面積, 平均自由行程, 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, 再結合などの荷電粒子の生成・消失過程を理解する。
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| 6週 |
気体の絶縁破壊現象 |
パッシェンの法則を理解し, 圧力と距離, 絶縁破壊電圧の関係を理解する。
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| 7週 |
気体の絶縁破壊現象 |
ストリーマ放電, コロナ放電など, さまざまな放電形態を理解する。
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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 |
プラズマの性質 |
プラズマの特徴 (準中性, 特徴的空間・時間スケール) を理解する。
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| 11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, プラズマの生成手法を理解する
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| 12週 |
高電圧発生回路 |
直流・交流の高電圧発生回路を理解する。
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| 13週 |
電磁エネルギーの蓄積と放出 |
容量性エネルギーと誘導性エネルギーの蓄積と放出の方法を理解する。
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| 14週 |
高電圧・大電流計測 |
各種の高電圧・大電流計測法を理解する。
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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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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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 4 | |
| ローレンツ力を説明できる。 | 4 | |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 |
| 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 | |
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 |