電気回路

google classroomを使用予定です。

(a) 主題

現在, テレビ等の家電, 携帯電話等の情報通信機器, さらにコンピュータは我々が日常生活を送る上で必要不可欠な機器となっており, そのいずれもはハードウェアとソフトウェアを有機的に結合することでその役割を果たす。ハードウェアの根幹をなすものは電子回路やディジタル回路であるが, その基礎は電気回路にある。
基礎電気・電子回路などで電気素子R,L,Cの電圧と電流の関係, 性質, 役割を学ぶとともにこれらにより構成される回路の回路解析法を学ぶ。電気回路ではこれを受け, 二端子対回路, 一端子対回路(二端子回路)の合成, 過渡現象解析, 分布定数回路の4項目について学ぶ。

(b) 達成目標

電気回路第一で身につけた回路解析手法や交流回路理論に加え、行列, 部分分数展開, 連分数展開, 微積分方程式やラプラス変換を用いて上の主題に示した4項目に関し, 与えられた回路を解析し理解できること, また, 必要とする回路を作成できる力を身につけることを達成目標とする。

基礎電気・電子回路
上記の科目を履修していなければ電気回路の履修はきわめて困難である。

微分積分学第一, 微分積分学第二, 線形代数学第一, 線形代数学第二, 数学演習第一, 数学演習第二, 電気数学第一, 電気数学第二, 電気数学第一演習

教科書は用いない。以下に参考書を挙げる。

1) 松澤昭:新しい電気回路 上、下
2) 曽根悟, 壇良:電気回路の基礎 朝倉書店
3) 小澤孝夫:電気回路I [基礎・交流編] 朝倉書店
4) 小澤孝夫:電気回路II[過渡現象・伝送回路編] 朝倉書店

a)授業内容

1 電気回路基礎―直流回路
2 電気回路基礎―交流回路1
3 電気回路基礎―交流回路2
4 過渡現象―RL回路, RC回路,RLC回路の過渡現象, 過渡回路の微積分方程式による表現とその解, 時定数, 過渡状態, 定常状態
5 ラプラス変換の基礎
6 ラプラス変換と過渡回路解析―ラプラス変換, ラプラス逆変換, 部分分数展開1
7 ラプラス変換と過渡回路解析―ラプラス変換, ラプラス逆変換, 部分分数展開2
8 これまでの復習、解説
9 1端子対(2端子)回路―インピーダンス関数, リアクタンス関数とリアクタンス定理
10 1端子対(2端子)回路―並列回路の直列接続による回路合成, 直列回路の並列接続による回路合成, はしご形回路合成
11 2端子対(4端子)回路―端子対電圧, 端子対電流と2端子対回路の行列(Z,Y,F)表現
12 2端子対(4端子)回路―2端子対回路の並列, 直列, 縦続接続
13 分布定数回路(伝送線路)―集中定数回路と分布定数回路, 伝送線路の基礎方程式とその解
14 分布定数回路(伝送線路)―特性インピーダンス, 伝搬定数, 減衰定数, 位相定数
15 分布定数回路(伝送線路)―定在波、反射係数、Sパラメータ

電気回路は講義と演習からなる科目であるから両者を融合した学習法が望まれる。まず, 参考書等により講義前に講義概要を予習し、講義に臨むこと。次いで, 講義を受講し演習実施後に演習結果を振り返り, 自己の理解の欠落部分と不十分な点を十分に補習することが最も重要な事である。演習内容が十分に理解できるまで復習すること。

(a) 評価方法
中間試験および期末試験と小テストで評価します。

(b) 評価基準
下記項目の全体の60%の到達を持って合格の最低基準とする。
・二端子対回路における端子対電圧、電流と回路パラメータについて理解しており、与えられた二端子回路の回路パラメータを求めることができる。
・与えられたインピーダンスZ(s)から一端子対回路が合成できる。
・過渡現象について理解しており、与えられた回路の過渡応答が計算できる。
・分布定数回路について電圧、電流あるいはインピーダンスを計算できる。

google classroomかメールで問い合わせてください。

電気回路を理解するには基礎電気・電子回路の内容を確実に理解しておくことが必要である。これなくして電気回路の理解などでき得ない。特に, 電気素子(R,L,C)の電圧と電流の関係, 更には二大回路解析法である網目(閉路)解析法と接点解析法の理解が不可欠である。これさえ理解していれば, 電気回路の理解はさほど難しくはない。演習や十分な復習により確実に個々の項目の理解を積み重ねて欲しい。

授業は対面で実施しますが、google classroomも利用します。