授業科目

電気回路演習
Exercise in Circuit Theory

担当者

教授   齊藤 隆弘
後 木2
助教   斎藤 温
後 木2
講師   遠藤 信行
後 木2

単位

1

到達目標

 本講義の到達目標は、受講生が、①電気回路の定常応答について、等価な電源変換を行い、閉路または節点方程式を選択し、効率良く解析できること、②有効電力、無効電力および皮相電力を計算できること、③必要に応じて簡潔な回路解析を行うため、各種定理を応用できること、④インピーダンス整合の概念を応用できること、⑤ブリッジ回路を用いた各種素子の未知パラメータを計算できること、⑥典型的な1ポート回路および2ポート回路について、回路網関数および周波数応答関数を求め、周波数特性を図示できること、⑦線形微分方程式およびラプラス変換を用いて、過渡現象解析ができることである。
 本講義は、「電気回路Ⅰ」と「電気回路Ⅱ」で学んだ電気回路に関する基本的な知識を前提とし、具体的な電気回路を例題として取り上げ、その演習を通し、受講生が、実際の電気回路を解析する技能を習得することを目標としている。この技能は、電気電子工学の高度な専門科目を学ぶ上で必須のものであり、本科目を必ず修得しなければならない。

授業内容

  電気・電子工学の基本である電気回路について理解を深め、かつ回路設計への応用力を養うため、「電気回路Ⅰ」および「電気回路Ⅱ」で学んだ内容について、演習により復習を行う。
 毎回の演習に出席して演習問題を解答することを通して、電気電子情報関連の技術者としての問題解決能力およびセンスを磨く。
 なお、本科目は電気主任技術者資格取得に要する以下の学科目の概要を含む。
 1.直流回路 2.交流回路 3.回路素子 4.共振  5.2ポート回路 6.相互誘導 7.線形回路 8.過渡現象

授業計画

 下記の項目を含む具体的な電気回路を取り上げ、演習を通して学ぶ。毎回、演習問題を宿題として課すので、予習として、①指定された演習問題に関する基礎知識を確認すること、②その解答に取り組むこと、の二点が不可欠である。その上で、毎回授業に出席し、解答とその講評を理解することが重要である。また、復習として、演習問題の解答を振り返りながら、演習問題の類題の解答を試みることを推奨する。
 各回の演習予定内容は以下に示す通りであるが、受講者の理解度により、若干、変動することがある。
1. ガイダンス/直流回路
  まず、シラバスの記載事項について確認する。続いて、直・並列回路と分圧・分流、デルタ-スター変換、等価電圧源・等価電流源、電圧源と電流源の等価変換について演習する。
2. 線形回路の解析①
  閉路方程式、節点方程式について演習する。
3. 線形回路の解析②
  混合解析、重ね合わせの理、テブナン・ノートンの定理、補償定理について演習する。
4. 交流回路の基礎①
  フェザー表示、複素インピーダンス・アドミタンス、実効値、有効電力、無効電力、皮相電力について演習する。
5. 交流回路の基礎②
  ベクトル軌跡、複素計算法について演習する。
6. 交流回路
  共振回路、フィルター回路、相互誘導素子・理想変成器を含む回路、インピーダンス整合について演習する。
7. 1ポート回路①
  一般1ポート回路とその周波数特性の性質、リアクタンス1ポート回路とその周波数特性について演習する。
8. 1ポート回路②
  周波数特性を実現するためのフォスター回路の設計方法を演習する。
9. 2ポート回路①
  インパーダンスZおよびアドミタンスYの計算法、および、これらのパラメータを用いた回路解析法を演習する。更に周波数応答関数の求め方および周波数特性の計算方法を演習する。
10. 2ポート回路②
  Fパラメータの計算法およびFパラメータを用いた回路解析法を演習する。更に周波数応答関数の求め方および周波数特性の計算方法を演習する。
11. 三相回路
  相電圧と線間電圧、三相電力、デルタ-スター変換、三相回路の定常時等価単相回路表現について演習する。
12. 過渡現象解析①
  微分方程式によるR‐LおよびR‐C回路の過渡現象解析法を演習する。
13. 過渡現象解析②
  ラプラス変換法によるR‐LおよびR‐C回路の過渡現象解析法を演習する。
14. 過渡現象解析③
  R‐R‐L‐C回路の過渡現象解析法を演習する。

授業運営

 毎回演習問題を課す。受講生は演習問題を解答し、提出するか、もしくは板書して発表する。

評価方法

 本科目は毎回の演習に出席し、演習問題を解答することを重視する。その上で、正弦波定常応答や過渡現象等を解析する基本的技法に習熟し、典型的な電気回路について効率的に計算を行うことができるかを試験により判定する。このような観点から、平常点(小テスト、課題)30%、セメスター定期試験70%、として評価する。

オフィスアワー

 開講時に各担当者より指示する。

使用書

使用する教科書については、開講時に各担当者より指示する。

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