電気回路理論入門

動画で学ぶ電気回路の基礎 〜キルヒホッフから回路解析まで〜
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  • Lectures 82
  • Contents Video: 7 hours
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  • Languages Japanese
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About This Course

Published 9/2014 Japanese

Course Description

概要

これは,交流電気回路の基礎理論について学ぶ,2014年度「回路理論I」のレクチャービデオです.この講義の目標は,正弦波交流の複素数表示を理解し,回路網解析を用いて交流電気回路を解析する方法を修得することです.授業を受講している学生の補助資料として,このレクチャービデオを公開しています.(それ以外の方にも,多少のメリットはあるかもしれません)

レクチャー内容

レクチャーでは,直流の電気回路の基礎から復習します.電気回路とはなにか,を説明したと,基本法則であるキルヒホッフの電圧・電流法則を說明します.次に,オームの法則を用いて,直流電気回路の直列接続・並列接続を解析します.また直流の電源を導入し,電力の概念を說明します.

そして正弦波交流への導入として,三角関数と正弦波を説明したあと,正弦波交流に対する抵抗の電流電圧特性,平均電力を說明します.同時に実効値の概念も解説します.キャパシタとインダクタの交流特性を説明したあと,簡単なRL直列回路の解析を說明します.重要な解析道具である複素数を復習した後,複素数によってどのように正弦波交流が表されるのか,それによって解析がどのように簡単になるのか,を說明します.

正弦波交流を導入したことにより,電力の概念が交流でどのように表されるのかについても說明します.そして,回路解析の手段である,閉路解析・節点解析を說明します.

教材

このコースには3分〜5分程度のビデオレクチャーから構成されています.今のところ,クイズはありません.

時間

1セクションのビデオレクチャーの長さは,平均30分程度です.9セクションあるので,すべてを試聴するには5時間程度が必要です.

キーワード

電気回路,回路解析,素子,接続,節点,KCL(キルヒホフの電流法則),KVL(キルヒホフの電圧法則),オームの法則,合成抵抗,合成コンダクタンス,電流源,電圧源,直流電力,キャパシタ,インダクタ,三角関数,正弦波(振幅,位相,実効値),正弦波交流,平均電力,複素数,直交・極座標表示,正弦波交流の複素数表示,複素インピーダンス,複素アドミタンス,合成インピーダンス,合成アドミタンス,フェイザー表示(ベクトル表示),交流電力,皮相電力,有効電力,無効電力,力率,複素電力,力率改善,フェイザー図(ベクトル図),フェイザー軌跡(ベクトル軌跡),閉路解析(網目解析),節点解析,グラフ理論,頂点,辺,有向グラフ,連結グラフ,木,補木

Abstract

This lecture in JAPANESE is of electric circuit theory including: resistance, capacitance, inductance, voltage-current relations, Kirchhoff’s laws, complex numbers, phasor diagrams, impedance, admittance, series circuit, parallel circuits, average power, real power, reactive power, power factor, power factor improvement, sinusoidal circuit analysis, mesh current method, node voltage method. The lecture is comprised of many videos of length between three and five minutes.

What are the requirements?

  • 高校レベルの電気回路の知識が有ること
  • 大学1年生レベルの行列を用いた線形代数の知識が有ること
  • 複素数の知識が有ること
  • 三角関数の知識が有ること

What am I going to get from this course?

  • キルヒホフの法則,オームの法則を用いた電気回路の解析
  • 正弦波交流とその複素数による表示方法の説明
  • 交流回路の複素インピーダンス・アドミタンスの計算
  • フェイザー図・フェイザー軌跡(ベクトル図・ベクトル軌跡)の描画
  • 交流回路の複素電力の計算と,有効電力・力率などの説明
  • 重ね合わせの理などの諸定理を用いた交流回路の解析
  • 節点解析・網目解析などの回路網解析法の導出と,それを用いた交流回路の解析
  • 電気回路のグラフや行列を用いた表示方法の説明

What is the target audience?

  • 交流電気回路をマスターしたい人
  • 回路理論Iを受講している人

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Curriculum

Section 1: 導入,KCL,KVL
電気回路の復習と合成抵抗
06:45
回路とは
06:39
接続関係と節点
05:21
電圧と電流の向き
05:16
KCL
03:10
KVL
04:43
補足:KVL
10:04
補足:ツール
08:22
Section 2: 直流,電源,C,L
オームの法則
03:18
直列接続
07:18
並列接続
08:32
直流電源
07:42
直流電力
08:20
キャパシタ
05:01
インダクタ
04:59
Section 3: 正弦波交流
交流電源
02:52
直列接続の例
04:40
正弦波交流
03:59
Rの交流特性と消費電力
02:59
平均電力と実効値
06:19
Lの交流特性
04:34
Cの交流特性
03:50
RL直列回路の交流特性1
03:57
RL直列回路の交流特性2
06:11
Section 4: 正弦波交流の複素表示
複素数
07:21
複素数の足し算引き算
02:17
複素数の掛け算割り算
04:23
複素数の微分積分
03:11
複素数でRL直列回路1
04:04
複素数でRL直列回路2
05:12
複素数でRL直列回路3
07:59
補足:位相と偏角
03:01
Section 5: 複素インピーダンス
R,L,Cの電流電圧特性
06:06
RL直列回路の解析
03:50
直列接続:交流
02:36
並列接続:交流
04:37
インピーダンスの求め方
03:56
インピーダンス特性
06:43
アドミタンス特性
02:27
RLC直列回路の解析
04:40
Section 6: 交流電力
交流電力:Rの場合
05:00
交流電力:一般の場合
03:52
交流電力と位相差
06:17
有効・無効・皮相電力
03:47
複素平面での電力1
05:02
複素平面での電力2
05:57
複素電力
04:11
力率の改善
04:35
Section 7: 回路解析
閉路解析1
06:22
閉路解析2
05:12
閉路解析3
05:05
節点解析1
05:31
節点解析2
03:27
節点解析3
03:50
節点解析:電圧源の場合
05:41
Section 8: グラフ理論の初歩
閉路解析ふたたび:1
06:15
閉路解析ふたたび:2
05:39
閉路解析ふたたび:3
05:24
グラフ理論1:枝,頂点
04:21
グラフ理論2:木と補木
03:50
グラフ理論3:ループ行列
09:27
Section 9: 重ね合わせと周波数特性
重ね合わせ:同一周波数の場合
04:46
重ね合わせ:異なる周波数の場合
05:10
フーリエ級数展開
03:15
RL直列回路の周波数特性
06:41
RLC直列回路の周波数特性
05:25
RLC並列回路の周波数特性
02:16
Section 10: 過渡現象の初歩
直流のRL直列回路...?
02:55
直流のRL直列回路にスイッチを入れる
02:38
微分方程式を解く
05:31
初期条件を求める
07:44
電流をグラフに図示
02:31
RL直列回路に正弦波交流のスイッチを入れる
03:01
やはり微分方程式を解く
02:59
一般解=定常解+過渡解
07:43
電流をグラフに図示
02:05
Section 11: 等価回路
等価電圧源回路
05:36
テブナンの定理
04:27
等価回路の利点
03:44
ノートンの定理
02:44
電圧源と電流源を入れ替える
03:14
回路の簡単化
04:17

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Instructor Biography

Toru Tamaki, コンピュータビジョン, 画像認識, 機械学習

広島大学准教授.専門:コンピュータビジョン,画像認識,パターン認識,動画像処理,医用画像処理.2014〜2015電子情報通信学会和文誌D編集委員.2010〜2011 電子情報通信学会パターン認識・メディア理解研究会(PRMU)幹事・幹事補佐.画像の認識・理解シンポジウム(MIRU2010)若手プログラム委員長.翻訳書に「コンピュータビジョン ―アルゴリズムと応用―」「統計的学習の基礎」(共立出版).電子情報通信学会シニア会員.情報処理学会,IEEE, IEEE Computer Society等会員.

He is an associate professor at Hiroshima University, Japan. His research interests include Computer vision, image analysis, pattern recognition, video processing, machine learning and computer graphics. He was a co-organizer of Subspace2009 at ICCV2009 and Subspace2010 at ACCV2010, a local organizer of S+SSPR2012, and an area chair of ICPR2012 and ICPR2014. He translated the book "Computer vision: Algorithms and Applications" by Richard Szeliski to Japanese.

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