電気基礎
 Fundamental Electric Circuits
 担当教員:横山 道央(YOKOYAMA Michio)
 担当教員の所属:大学院理工学研究科(工学系)応用生命システム工学分野
 開講学年:2年  開講学期:前期  単位数:4単位  開講形態:講義
 開講対象:応用生命システム工学科  科目区分:専門科目・必修 
【授業の目的】
電気回路の基礎(オームの法則、合成抵抗の計算、キルヒホッフの法則、枝電流の計算、平衡ブリッジ、共振回路など)をしっかり習得し、応用生命システムに関連する電子回路やオペアンプ回路、計測システム、制御工学等に応用できる基礎的な素養を身につける。 生命、情報、システムに携わる上で電気回路の理解は必須である。基本的な法則から応用問題を交えて解き、電気回路の基本的な考えと様々な電気回路解析の応用を身に付けることを目的とする。抵抗、コイル、コンデンサの基本受動素子のはたらき、合成インピーダンスの計算からブリッジ、そして複素インピーダン ス、フェーザー表示を学び、応用問題として直列並列回路の解き方等を習得し,インピーダンス、共振回路等へ発展させる。また身の回りの電磁気学の応用例についても概観する。

【授業の到達目標】
種々の基本的な電気回路において、
・抵抗、コイル、コンデンサの各受動素子のはたらき、相互の違いがわかる。
・種々の定理のいみと回路計算への応用の仕方が分かる。
・合成抵抗、合成インピーダンスの計算ができる。
・各部の電流・電圧が計算できる。
・直流回路と交流回路の違いがわかる。
・共振回路のしくみがわかる。

【授業概要(キーワード)】
電気回路、抵抗、コイル、コンデンサ、複素交流インピーダンス、ブリッジ回路、共振回路、フェーザ表示、最大電力供給条件

【科目の位置付け】
応用生命システムにおける最も基礎的で重要な科目のひとつであり、また応用として、電子回路、信号処理、制御工学、生物のモデリングや解析、バイオエレクトロニクス等が挙げられる。

【授業計画】
・授業の方法
板書による講義を中心に、配布プリントなどでも補充しながら行う。
週2回あるので、おもに講義をする時間と演習の時間とに分けて、1週間の中で理論を十分に講義した後で、次に演習問題を数多く解くことによって理解を深める。さらに,小テストを適宜行って復習の程度と理解度をチェックする。
・日程
1.2.電気回路の構成要素
3.4.合成抵抗
5.6.オームの法則、キルヒホッフの法則、回路方程式
7.鳳テブナンの定理、重ね合わせの理、などの各種定理
8.試験とまとめ
9.正弦波交流回路
10.コイルとコンデンサ
11.12.複素交流
13.フェーザー法
14.共振回路、交流電力
15.試験とまとめ

【学習の方法】
・受講のあり方
過去の配布資料、およびノートは必ず持参する。
主に講義が中心の授業では、板書された内容を毎回ノートに書きとめる事。その日のうちに宿題を通して復習をすると共に、次回の演習に備える。理解できなかった事柄は次回に質問する。
主に演習中心の授業時間では、応用問題を数多く自分で解いて、内容を理解する。定理を体得する。理解できなかった事柄はその場で質問する。
・授業時間外学習へのアドバイス
物理、電気回路を苦手としている、あるいは習っていない、理解や知識が不十分と思われる場合には前もって自習しておく。少なくとも、2時間以上の復習は必要である。毎回課す宿題を通して復習できるようにするので、宿題を必ずその日のうちに解く。分からない点は次回の授業で質問せよ。

【成績の評価】
・基準
基本的な電気回路の考えをしっかり理解しているかどうか。計算方法を身につけたかどうか、応用計算力があるかどうかをみる。中間試験と最終試験、および出席状況=宿題の提出状況とその出来具合、これらを加味して総合的に判断する。
・方法
到達目標の項目を中心に、毎回の宿題と2回のテストで理解度を判断する。
出席と宿題(約20)、中間テスト(約40)、最終テスト(約40)、これらに日頃の授業に取り組む姿勢を加味して総合的に判定。2回のテストを必ず受け、総合得点60点以上で合格とする。

【テキスト・参考書】
テキスト:詳説 電気回路演習 横山道央 科学情報出版
参考書:技術者のための電気回路 石井次郎 日本理工出版会
電気回路テキスト 瀬谷浩一郎 日本理工出版会
電気回路計算法の完全研究 永田博義 オーム社

【その他】
・学生へのメッセージ
この科目の内容は基礎的であるが多くの応用分野にあてはまる部分があり、重要である。演習等を通してしっかり身に付けることが必要である。テストはよく出来ても実際の回路を目の前にすると分からないようでは意味がない。机上の計算だけにとどまらず、実回路を手にしたときにも各電流値 が算出できるように、机上の理論と実回路とをリンクできるよう努める事。 もし欠席した場合には必ずその日のノートや配布プリントは入手するよう心がける。もしくは教員に相談せよ。
・オフィス・アワー
授業の前後の時間帯。

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