1. 電流、電圧、抵抗の概念が理解できる.
2. 電気回路の基本法則であるオームの法則とキルヒホッフの法則が理解できる.
3. 電流と熱エネルギーとの関係が理解できる.
4. 磁気に関する基本概念が把握できる.
5. コンデンサの原理からその働きに至るまで電気回路素子としての役割を理解できる.
6. 電磁力と誘導起電力について理解できる.
7. 交流の電力の概念が理解できる.
概要:
本科目は各工学科に対する電気工学の導入科目であり,技術者ならば当然知っておくべき電気に関する基礎的な知識と技術を習得させるための共通基盤として講義する.内容は直流を中心とし,オームの法則,キルヒホッフの法則,電力などを扱う.そして,インダクタンスやキャパシタンスの引き起こす現象やモータ・発電機の動作原理の紹介を行う.また,交流の範囲としては,電気機器を使用するときに必要となる電力計算の方法について発熱から来る制限なども含めて説明する.
授業の進め方・方法:
本講義では教科書を中心に進めるとともに身の回りにある電気を利用したものについての話題も適宜取り入れながら講義を行う.直流回路の計算や文字式を使った計算方法については例題や演習を通して習得,適宜実施する小テストで理解度を確認してもらいたい.
注意点:
短時間でよいから必ず予習と復習をする.授業をよく聴くように心がけて,重要な事項は何かを理解する.また,例題や練習問題を何度も解いて問題に慣れることが理解力を深める。解き方を暗記するのではなく、なぜその解き方で答えが出るのかを考えること.
疑問点があるときはどんどん遠慮せずに質問して欲しい.授業の前後・メール・来室など空いている時間はいつでも対応する.教員室前に授業や会議のスケジュールを掲示しているので来室の際の参考にしてもらいたい.レポートや試験の解答は,他人に自分の思考(方法・順序など)が伝わる記述をするように心がけて欲しい.
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
ガイダンス,電子と電流,電圧・起電力・電位 |
電荷と電流、電圧を説明できる。
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2週 |
導体と抵抗,電気回路の構成とオームの法則 |
オームの法則を説明し、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。
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3週 |
抵抗の直列接続,合成抵抗,各点の電位 |
抵抗を直列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。 分圧の考え方を説明し、直流回路の計算に用いることができる。
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4週 |
抵抗の並列接続,合成抵抗,電流の分流 |
抵抗を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。 分流の考え方を説明し、直流回路の計算に用いることができる。
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5週 |
抵抗の直並列接続,合成抵抗 |
合成抵抗や分圧・分流の考え方を説明し、直流回路の計算に用いることができる。
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6週 |
電圧降下と電池の内部抵抗,キルヒホッフの法則 |
キルヒホッフの法則を説明し、直流回路の計算に用いることができる
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7週 |
キルヒホッフの法則の使い方 |
キルヒホッフの法則を説明し、直流回路の計算に用いることができる
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8週 |
[中間試験] |
[中間試験]
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2ndQ |
9週 |
中間試験の返却と解説 |
中間試験の返却と解説
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10週 |
ジュールの法則,電力と電力量 |
ジュール熱,電力量と電力を説明し、これらを計算できる。
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11週 |
電力量と発熱量,電線の許容電流 |
ジュール熱,電力量と電力を説明し、これらを計算できる。
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12週 |
磁石と磁気,磁束と磁界 |
磁性体と磁化、及び、磁束密度を説明できる。
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13週 |
電流のつくる磁界,ビオ・サバールの法則 |
電流が作る磁界をビオ・サバールの法則を用いて説明でき、簡単な磁界の計算に用いることができる。
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14週 |
アンペアの周回路の法則,直線電流による磁界の計算 |
電流が作る磁界をアンペールの法則を用いて説明でき、簡単な磁界の計算に用いることができる。
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15週 |
〔前期末試験〕 |
〔前期末試験〕
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16週 |
前期末試験の返却と解説 |
前期末試験の返却と解説
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後期 |
3rdQ |
1週 |
電磁力の向きと大きさ,方形コイルに働く力 |
電流に作用する力やローレンツ力を説明でき、簡単な計算に用いることができる。
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2週 |
平行導体間に働く力 |
電流に作用する力やローレンツ力を説明でき、簡単な計算に用いることができる。
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3週 |
磁束の変化による誘導起電力 |
磁束の変化による誘導起電力を説明でき、簡単な計算に用いることができる。
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4週 |
導体が磁束を切る時の誘導起電力 |
導体が磁束を切る時の誘導起電力を説明でき、簡単な計算に用いることができる。
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5週 |
自己誘導と自己インダクタンス |
自己誘導と自己インダクタンスについて説明でき、簡単な計算に用いることができる。
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6週 |
自己インダクタンスの計算 |
自己インダクタンスについて説明でき、簡単な計算に用いることができる。
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7週 |
静電気の性質,電界と電束 |
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。
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8週 |
[中間試験] |
[中間試験]
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4thQ |
9週 |
中間試験の返却と解説 |
中間試験の返却と解説
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10週 |
電界と電束,電界と電位 |
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。
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11週 |
静電誘導,誘電分極,静電容量とその計算 |
静電誘導,誘電分極,静電容量を説明でき、これらを用いた計算ができる。
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12週 |
静電容量とその計算 |
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。
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13週 |
コンデンサの接続と合成静電容量 |
静電容量の接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。
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14週 |
直流と交流,交流の電力,皮相電力と有効電力 |
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。 平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。
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15週 |
〔後期学年末試験〕 |
〔後期学年末試験〕
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16週 |
学年末試験の返却と解説 |
学年末試験の返却と解説
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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 | |
クーロンの法則を説明し、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 | 後7,後10 |
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 | |
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,前5 |
ジュール熱や電力を求めることができる。 | 3 | 前10 |
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。 | 3 | |
オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 3 | 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。 | 3 | 前3,前5,前7 |
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。 | 3 | 前3 |
電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 3 | 前11 |
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。 | 3 | |
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
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。 | 3 | 後10 |
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。 | 3 | 後7 |
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。 | 3 | 後7,後10 |
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。 | 3 | 後7,後10 |
誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 3 | 後12 |
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。 | 3 | |
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。 | 3 | |
静電エネルギーを説明できる。 | 3 | 後13 |
電流が作る磁界をビオ・サバールの法則およびアンペールの法則を用いて説明でき、簡単な磁界の計算に用いることができる。 | 3 | 前13,前14,後5 |
電流に作用する力やローレンツ力を説明できる。 | 3 | 前12,前13,後2,後3,後4 |
磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 3 | 前13 |