2021年度 交流回路   Electric Circuits

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開講元
情報通信系
担当教員名
高木 茂孝  一色 剛 
授業形態
講義    (ZOOM)
曜日・時限(講義室)
月1-2(S421)  木1-2(S422)  
クラス
-
科目コード
ICT.I203
単位数
2
開講年度
2021年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2021年4月6日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

 本講義では,抵抗,キャパシタ,インダクタ,変成器などの線形受動素子と電源から構成される電気回路を対象とし,回路中の任意の素子の電圧,電流などの回路を記述する物理量を求める回路解析法を扱う。電源は正弦波交流を前提とし,電気回路の基礎として交流電源の周波数が零という特別な場合である直流回路から始め,交流回路の電圧,電流,電力,フェーザを用いた交流電圧・電流の複素表示,インピーダンス・アドミタンスの概念,共振回路,変成器,節点解析法,閉路解析法,回路解析に役立つ諸定理,2端子対回路の概念に基づく回路パラメータ表現法を説明する。講義と演習を密接に組み合わせて,線形受動回路解析の基礎を提供する。
 情報通信に関連する分野では様々な電気回路(アナログ・ディジタル電子回路を含む)が使われており,それらの設計や解析を行う上で本講義で扱う交流回路理論は最も基礎的かつ欠くことのできないものである。本講義で学んだ理論や手法は線形電子回路や一般的な線形システムの解析への発展にもつながることから,情報通信分野における基礎学力としてしっかりと身につけて欲しい。

到達目標

 本講義を履修することによって次の能力を修得する。
1)交流回路における電圧・電流・電力の瞬時値と実効値を説明し,フェーザで表現できる
2)インピーダンス・アドミタンスを計算することができる
3)インピーダンス軌跡・リアクタンス線図を描くことができる
4)キルヒホッフの法則に基づいて回路の電流・電圧を求めることができる
5)与えられた回路の節点方程式・閉路方程式を立て,回路の電流・電圧を求めることができる
6)複雑な回路を単純な等価回路で表すことができる

キーワード

正弦波交流,正弦関数の複素表示(フェーザ),インピーダンス,アドミタンス,共振回路,節点解析,閉路解析,2端子対回路

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

講義の最初に前回の講義内容のまとめと演習課題がある場合は解答を解説します。講義の後半には,講義前半の教授内容の理解度を確認するための演習問題に取り組んでもらい,必要に応じて次回講義までの演習課題を出します。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 電気回路の基礎:電圧,電流,電力 電圧,電流,電力など電気回路の性質・特徴を記述する物理量を理解する。
第2回 直流回路:電圧源と電流源,抵抗回路 電流源の概念,直流電源と抵抗からなる回路の電流・電圧の求め方を理解する。
第3回 回路素子:抵抗,キャパシタ,インダクタ 電気回路を構成する基本素子の電流・電圧の関係を理解する。
第4回 キルヒホッフの法則と基礎的な定理 キルヒホッフの法則とテブナンの定理や重ね合わせの理などの基礎的な定理を理解する。
第5回 節点解析と閉路解析 節点方程式や閉路方程式をたて,回路中の電流・電圧を求められるようにする。
第6回 交流信号を表す諸量 交流の概念及び基本となる正弦波交流を特徴づける物理量を理解する。
第7回 正弦波交流と回路素子の交流特性 交流回路を構成する基本素子の定常状態における電流・電圧の関係を理解する。
第8回 正弦波交流の複素表示(フェーザ) 正弦波交流電圧・電流を複素平面上のベクトルで表現できるようにする。
第9回 LCR回路の解析 RC回路やLR回路などを含むLCR回路の解析を理解する。
第10回 複素電力 実効電力、無効電力、皮相電力、力率について理解する。
第11回 共振回路とQ値 共振現象を理解し,インピーダンス軌跡・リアクタンス線図を描けるようにする。
第12回 相互インダクタンスと変成器,理想変成器 相互インダクタンス及び変成器の動作と役割をを理解する。
第13回 回路の性質と諸定理 複雑な回路を解析する際に有用となる諸定理を理解する。
第14回 2端子対回路パラメータ インピーダンス行列,アドミタンス行列,縦続行列、散乱行列を求められるようにする。

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

指定なし。毎回講義資料を配布する。

参考書、講義資料等

授業で扱う全ての資料は事前にOCW-iにアップする。

成績評価の基準及び方法

フェーザ,インピーダンス,アドミタンスなどの考え方,交流回路の電流,電圧,電力を求める回路解析法の理解度を評価する。
配点は中間試験(50%),期末試験(50%)。

関連する科目

  • LAS.M102 : 線形代数学第一・演習
  • LAS.M101 : 微分積分学第一・演習
  • ICT.I207 : 線形回路
  • ICT.S206 : 信号とシステム解析

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件を設けない

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

高木 茂孝 takagi[at]ict.e.titech.ac.jp
一色 剛 isshiki[at]ict.e.titech.ac.jp

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