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授業科目名
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担当教員
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電気回路II
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矢野 浩司
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| 262010 E | 2 | E | 2 | 後期 | 水 | II |
| ［概要］ | ||||||
| 電気回路II １． 概要と目標 電気回路IIでは、教科書「基礎からの交流理論」に記載されている第１１章多相交流から後半を講義します。この講義で学び修得すべきキーワードを幾つか挙げると、三相交流、力率、回転磁界、対称座標法、歪み波交流、フーリエ級数、分布定数回路、過渡現象、ラプラス変換等があります。 電気回路Iでは、単相の回路を中心に学んできましたが発電所から家庭や工場に運ばれて来ている電気を見ると電線が３本になっていることに気が付くでしょう。どのような原理で電気は３本の線で運ばれるのか、多相交流のメカニズム、利点、どのように利用されているかを理解します。電気には、その電圧が時間的に変化しない直流と時間的に変化する交流とがあります。時間的に変化する交流にも、その変化の形が正弦波的に変化するもの、矩形波のように変化するもの等多くの種類があります。正弦波的に変化するもの以外を纏めて歪み波と言いますが、実はどのような歪み波も正弦波の重ね合わせによって合成することが出来ます。このことを数学的に理解する方法がフーリエ級数です。様々な波形をフーリエ級数を使ってどのような周波数の波がどのくらいの大きさで合成されているのかを理解します。 電気、電子回路で使われる交流の周波数はどんどん高くなってきています。周波数が高くなったり、電線路が非常に長くなると回路に使われている電気抵抗、インダクタンス、キャパシタンス等を一点に集中しているとして扱うことが困難になってきます。これらの線路定数が電線路に一様に分布しているとして扱う必要が出てきます。線路定数を分布していると見なして回路を解析する手法が分布線路による回路解析です。簡単な微分方程式を使って分布定数回路の解析の仕方を理解します。電気、電子回路を動作させるときには、スイッチを入れたり切ったりこと、これと同等な現象としてパルスの電圧を使って動作させること等があります。このような条件で回路を動作させるとその時の応答は時間的に変化します。このような現象を過渡現象といいます。基本的な回路の過渡現象をどのように解析するかを学びます。過渡現象の解析手段として面倒な微分方程式を解く変わりにラプラス変換と言う強力な数学的な手法があります。ラプラス変換を理解し簡単な回路の過渡解析が出来るようにします。過渡現象解析では、回路の過渡的な電流・電圧変化の様子を求める。微積分回路方程式を立てて過渡応答を求めることは、回路が少し複雑になるとかなりやっかいな作業となる。古典的な解法では解析が困難な場合にも、正弦波定常状態の交流理論の場合と同じような手法によって解が求められないだろうか。それがラプラス変換を用いることによって可能なのである。 |
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| ［具体的な達成目標］ | ||||||
| 三相交流の基本（電力、位相関係、力率等）を理解する。例えば三相交流を使って回転磁界が作れる原理を理解する。 基本的な歪波形をフーリエ級数に展開できる。 分布定数回路の特性、表示方法、接続法を理解する。 簡単なＲＬＣ回路の過渡現象を理解し、ラプラス変換によって過渡解を求めることが出来る。 |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||
| 電気回路Iおよび電気回路I演習で学んだＲ、Ｌ、Ｃなどの回路素子の性質、回路解析手法およびキルヒホッフの法則などについて、講義開始前によく復習しておくこと。また、微分積分をはじめとする数学的能力も確かなものにしておくこと。 | ||||||
| ［評価方法・評価基準］ | ||||||
| 評価基準はどの程度講義目標に達したかであり、最終評価は試験の成績を総合して行い、60%以上を合格とする。 | ||||||
| ［教科書］ | ||||||
| ［参考書］ | ||||||
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| ［講義項目］ | ||||||
| １．多相交流 三相交流の基礎、平衡三相回路、回転磁界、対称座標法 ２．歪み波交流 歪み波交流と正弦波交流、フーリエ級数、歪み波交流の電圧、電流 ３．分布定数回路 基礎方程式、線路定数、端子条件を与えた場合の電圧、電流、反射係数 位置角，等価四端子網、縦続接続 ４．過渡現象 ＲＬ直列回路、ＲＣ直列回路、ＲＬＣ直列回路、複雑な回路、ラプラス変換 |
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| ［教育方法］ | ||||||
| 講義の理解を深めるために随時練習問題を解きながら行う。教科書を中心に進める。 | ||||||
| ［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］ | ||||||
| C-3：電気電子工学分野の基礎数理・基礎物理の学力を養う． 電気回路IIは、本学科の必修科目である基礎電気理論，電磁気学，電気回路，電子回路などの科目の範疇に入るもので，重要な基礎的な数理・基礎物理との関連をつけつつ基礎学力を養う． |
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| ［その他］ | ||||||
| (未登録) | ||||||