(都留キャンパス電子技術科No.480)
こんにちは。産短大では、令和6年7月31日(火)が、夏休み前の授業最終日になります。
今回は、最終日に行われた、2年生の1限『ベクトル解析と電磁気学Ⅰ』と、1年生の2限『電子現象と電子回路』について紹介します。
2年生の選択授業『ベクトル解析と電磁気学Ⅰ』では、1年次に学んだ『微分積分』と『ベクトル』の知識をもとに、これらを『ベクトル解析』に発展させながら『電磁気学』について学んでいます。
今回の授業では『ガウスの法則』の積分形から、『ガウスの法則』の微分形と、『ガウスの定理』を導出しました。
『ガウスの法則』の積分形を、静電場中の微小なキューブに対して適用します。
左辺のdsについての面積分を微小キューブの表面にわたって実行していきます。
また、右辺のdVについての体積分を実行すると、最終的に『ガウスの法則』の微分形が得られます。
『ガウスの法則』の積分形は積分記号∫(インテグラル)で表されて、微分形では微分記号∇(ナブラ)を使って表されます。
さらに複数個の微小キューブを考えて、隣り合うキューブの面が接するように連結すると『ガウスの定理』を導くことができます。
『ガウスの法則』は静電場に対して成り立つ物理学の法則を表し、『ガウスの定理』は一般のベクトル場について成り立つ数学の定理を表します。
ここからは、1年生の授業『電子現象と電子回路』を紹介します。この授業では、電子技術科の2年間で学ぶ電子回路の基礎を、回路図の描き方や、回路の組み立て方を身に付けながら、ひと通り学ぶ内容になっています。
今回は『プッシュプル回路』を使ってモータを正転/逆転させました。
まずは、前回学んだ『プッシュプル回路』の動作について復習しました。
『プッシュプル回路』の入力に正の電圧を加えると、『プッシュプル回路』の出力からモータに向かって電流が流れ、モータが正転します。一方、負の電圧を加えるとモータから『プッシュプル回路』の入力に向かって電流が流れ、モータが逆転します。
つぎにモータを正転/逆転する回路の動作について復習しました。この回路のポイントは、オペアンプの負帰還部に『プッシュプル回路』が組み込まれている点です。オペアンプに負帰還が掛かっているので、バーチャルショートにより、可変抵抗からの出力電圧をダイレクトにモータに加えることができます。
早速、回路図をもとに、ブレッドボード上に回路を組み立てていきます。
回路の組み立てが終ったら、電源を接続して回路を動かしてみます。うまく動作しなければ、テスタを使って各部の電圧を測定しながら回路をデバッグしていきます。
MYくん、回路がうまく動作したみたいです。
可変抵抗のツマミをまわすと、モータが正転～停止～逆転しました。
このように『プッシュプル回路』を用いると、電子部品に正負の電圧を加えて動かすことができます。
早く回路が完成した学生は、組み立てた回路に『モータが正転しているときに赤色のLEDが点灯し、
逆転しているときに緑色のLEDが点灯する』機能を付け加えることになりました。
この機能を満たす回路を、回路図を描きながら設計していきます。先生のチェックを受けたら、回路を組み立てていきます。
このあとも授業は続きましたが、今回はここまで。
みんな、今日も1日おつかれさま☆彡
｢電子技術科では、数学が得意な学生は『微分積分』と『ベクトル』を駆使して電子工学の理論を学んでいきます。また、電子回路の授業では、実際に回路を組み立てて回路の動作を検証しながら、電子回路の動作原理について学んでいきます。｣
今日も『産業技術短大のTopics』をみてくれてありがとう！
また明日からがんばろっ٩( ‘ω’ )و
それじゃ≡3 ≡3 ≡3
(都留キャンパス電子技術科No.480)
