科 目 | 放電現象 ( Phenomena of Electric Discharge ) | |||
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担当教員 | 山本 伸一 | |||
対象学年等 | 電気工学科・4年・後期・選択・1単位 | |||
学習・教育 目標 |
工学系複合プログラム | JABEE基準1(1) | ||
A4-1(100%) | (d)1,(d)2-a,(d)2-d,(g) | |||
授業の概要 と方針 |
放電現象のような高電圧に特有の物理現象と、それらに関連した技術を取り扱う。まず、気体放電の基礎知識を講義した後、高電圧を加えると現れてくる物理現象について学習する。次に、最近の放電事例(主にプラズマディスプレイパネル)を紹介し、理解を深める。 | |||
到 達 目 標 |
1 | 【A4-1】 気体放電の基礎知識(気体放電の基礎となる物理現象:荷電粒子、励起、電離、電子付着、再結合、移動度)を理解する。 | 2 | 【A4-1】 気体の放電現象(衝突電離係数、暗流、パッシェンの法則、定常気体放電等)を理解する。 | 3 | 【A4-1】 放電事例(主にプラズマディスプレイパネル)のしくみを習得し、学習してきた放電現象がどのように利用されているかを理解する。 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
評 価 方 法 と 基 準 |
到 達 目 標 毎 |
1 | 励起、電離、移動度、平均自由工程、荷電粒子、拡散、電子付着、電子なだれ、再結合などが理解できているか中間試験で評価する。基礎的な問題の略70%以上の正解を基準とする。 | |
2 | 暗流、タウンゼント放電、グロー放電、アーク放電など各種放電の発光原理およびグロー放電での構成や機構が理解できているかを定期試験で評価する。基礎的な問題の略70%以上の正解を基準とする。 | |||
3 | 放電事例(主にプラズマディスプレイパネル)を講義し、教科書から学んだ基礎知識を実際の商品にどう結びついているかを理解できているかを定期試験で評価する。基礎的な問題の略70%以上の正解を基準とする。 | |||
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総 合 評 価 |
到達目標1,2,3の中間試験・定期試験70%、到達目標1,2,3のレポート30%・受講態度で評価する。ただし、遅刻や欠席の多いものは不合格とする。 | |||
テキスト | 「高電圧工学」 : 河野照哉著 (朝倉書店出版)、プリント |
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参考書 | 「新編電気工学講座13、改訂 電子工学」 : (コロナ社出版) 「高電圧工学」 : (電気学会) |
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関連科目 | ||||
履修上の 注意事項 |
電磁気学の電界(平等、不平等)および誘電体の性質を理解しておく。 |
週 | 上段:テーマ/下段:内容(目標、準備など) |
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1 | 気体放電の基礎になる物理現象 |
気体の性質を学ぶ。気体が多数の分子から成り、これらが互いに衝突しながら高速で飛び回っているイメージを描く。 | |
2 | 平均自由工程について |
気体分子が相次ぐ二回の衝突の間に、分子が進む現象を理解する。 | |
3 | 荷電粒子の発生と消滅 |
気体の荷電粒子と励起と電離について説明する。 | |
4 | 準安定状態/電離電圧 |
準安定状態が励起状態を比較的長く保つ状態であり、電離電圧が原子核の束縛を離れて分子外に飛び出すエネルギーであることを理解する。 | |
5 | 種々の電離過程 |
衝突電離、光電離、熱電離を学ぶ。 | |
6 | 電子付着、再結合、荷電粒子の運動 |
電子付着、再結合、移動度、拡散の気体分子ならではの現象を理解する。 | |
7 | 気体の放電 |
気体放電の開始から、、放電電流がながれる様子を図を併用して理解する。 | |
8 | 中間試験 |
後期の前半部分で講義を受けた内容が理解できているかを評価する。 | |
9 | 中間試験の解答 |
中間試験の解答と復習を行う。 | |
10 | 衝突電離係数・タウンゼントの理論 |
電子なだれ、タウンゼントの第一電離係数、α作用を理解する。γ作用、火花電圧を講義し、パッシェンの法則を理解する。 | |
11 | 定常気体放電 |
グロー放電(アストン暗部・陰極グロー・陰極暗部・負グロー・ファラデー暗部・陽光柱)の構成を学ぶ。 | |
12 | 定常気体放電 |
グロー放電機構を学ぶ。 | |
13 | 定常気体放電 |
グロー放電の発する波長を学ぶ。 | |
14 | プラズマディスプレイパネル |
放電現象が利用されている事例を紹介し、放電現象を理解する。 | |
15 | プラズマディスプレイパネル |
放電現象が利用されている事例を紹介し、放電現象を理解する。 | |
備 考 |
・中間試験を実施する。 ・定期試験を実施する。 |