Syllabus data
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Teacher name ： 木村 嘉伸
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開講年度
2025Year
開講学期
First Semester
科目名
Electrical Measurements for Chemist
授業種別
Lecture
科目名（英語）
Electrical Measurements for Chemist
授業情報(授業コード・クラス・授業形態)
A1100083 Electrical Measurements for Chemist
担当教員
null
単位数
2.0Credits
曜日時限
Mon.4Period
キャンパス
Shinjuku Campus
教室
A-0712教室
学位授与の方針
1 基礎知識の修得 10 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得 80 ％ 3 汎用的問題解決力の修得 10 ％ 4 道徳的態度と社会性の修得 0 ％ 具体的な到達目標
・計測技術の全体像が把握できる．・電圧，電流，抵抗，インピーダンス，信号測定の基礎が理解できる．・測定量の統計処理方法が身につき，実務的な課題に適応できる．
受講にあたっての前提条件
分析化学Ⅰ、分析化学Ⅱ、物理化学Ⅰ、物理化学Ⅱ、無機化学Ⅱ、無機化学Ⅲを履修していることが望ましい。
授業の方法とねらい
「化学者のための電気計測」では，電圧，電流などの電気量の測定から始まり，物理量（温度，光など）を電気量に変換するセンサと電子機器を用いた計測全般を学ぶ．
電気計測は，電磁気学，半導体デバイス，電子回路，データ解析などの知識が融合された分野横断的科目である．本授業では，講師は化学系学生の専門外知識に配慮した講義を行い，学生は関数電卓やPC(Excel, Python)を用いた演習により学びを深める． 「授業の方法」は，講義形式で行うとともに毎回授業開始時に前回のレポート課題の解説，授業後半に確認小テストを実施する．第14回にて授業内試験を実施する． 講義資料，小テストおよびレポート課題はKU-LMS上で公開する． AL・ICT活用
Support for self-learning using ICT
第1回
授業形態
対面
事前学習
下記リンクの国際単位系（SI）の資料をダウンロードし，通覧する．
https://unit.aist.go.jp/nmij/public/report/pamphlet/pdf/SIdata.pdf https://unit.aist.go.jp/nmij/public/report/pamphlet/pdf/SIposter.pdf 下記リンクの国際単位系（SI）の資料をダウンロードし，p.116-120を通読する． https://unit.aist.go.jp/nmij/public/report/si-brochure/pdf/SI%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8D%98%E4%BD%8D%E3%81%AE%E6%94%B9%E5%AE%9A_all.pdf 各自のPCでMicrosoft Excel が起動できることを確認する． Pythonは，Google Colaboratory(Google Colab)を使う．Google アカウントでColab(https://colab.research.google.com/)にアクセスできることを確認する． 問題がある場合は，授業内もしくは授業後に質問すること． 2時間
授業内容
測定の方法，単位と標準
・本講義のガイダンス（復習，講義，演習，関数電卓，Excel, Pythonの活用法） ・電気電子計測に必要な基礎知識 ・計測の目的と意義 ・実際の計測器の例（アナログテスタ，ディジタルマルチメータ，オシロスコープ，スペクトラムアナライザ） ・計測と制御の関係 ・測定の方法（直接測定，間接測定，偏位法，零位法） ・単位（国際単位系（SI），SI組立単位，次元式）と標準 ・測定器の校正とトレーサビリティ 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・レポート課題に取り組む． ・教科書p.1-p.14を熟読し，理解を深める． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第2回
授業形態
対面
授業内容
測定データの統計処理
・データの整理法 ・複数回測定の必要性 ・有効数字と誤差 ・ノイズとSN比 ・平均，分散，標準偏差 ・関数電卓の使い方（統計モード）と表計算ソフト(Excel)を用いた実習 ・測定データの確率分布 ・平均値のばらつき 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・教科書p.17-p.30（p.20-p.27を除く），p.35,36を熟読し，理解を深める． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第3回
授業形態
対面
授業内容
グラフと実験式
・グラフの種類（線形グラフ，片対数グラフ，両対数グラフ） ・実験式 ・最小二乗法 ・表計算ソフト(Excel)とPythonを用いた計算とグラフの作成 ・測定の確からしさと不確かさ 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・教科書p.30-p.33，p.20-p.27を熟読し，理解を深める． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第4回
授業形態
対面
授業内容
直流の測定
・電気量（電荷，電流，電圧，抵抗）の物理的意味 ・電気回路の基礎（直列回路と並列回路） ・直流を測るしくみ（電流を力に変換するしくみ） ・測定範囲の拡大（電気回路の応用） 補足説明 ・電流，電圧，直流回路 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第5回
授業形態
対面
授業内容
交流と回路素子
・基礎数学（三角関数と複素関数，フーリエ級数）． ・交流の性質と数式表現 ・抵抗，コンデンサ，コイル，トランス，ダイオードの性質 補足説明 ・三角関数と複素数(オイラーの公式)，フーリエ級数 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第6回
授業形態
対面
授業内容
交流，磁気の測定
・交流の測定方法 ・電流計と電圧計の負荷効果 ・直流電力と交流電力の測定 ・高電圧および大電流の測定法 ・磁気材料の性質 ・磁気の測定方法 補足説明 ・交流の性質 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・教科書p.69-p.73，p.113-p.120を熟読し，理解を深める． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第7回
授業形態
対面
授業内容
抵抗，インピーダンスの測定
・抵抗の測定法（偏位法と零位法） ・中位抵抗の測定法（テスタ，ホイートストンブリッジ） ・低抵抗の測定法（４端子法） ・高抵抗の測定法（漏れ電流対策法） ・交流ブリッジによるインピーダンス測定 ・ディジタルLCRメータによるインピーダンス測定 ・Qメータによるコイル自己インダクタンスおよびコンデンサの容量測定 補足説明 ・交流回路(共振回路) 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・教科書p.96-p.102を熟読し，理解を深める． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第8回
授業形態
対面
授業内容
計測回路１（オペアンプ）
・アナログとディジタル ・電子部品の基礎（ダイオード，トランジスタ，オペアンプ） ・オペアンプを用いた計測回路（増幅，演算，比較，サンプリング，フィルタ） 補足説明 ・電子回路(電気信号の増幅と演算) 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・教科書p.47-p.59を熟読し，理解を深める． ・レポート課題に取り組む． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第9回
授業形態
対面
授業内容
ディジタル量と表示
・10進数と2進数 ・２進数での負数の表現 ・ ディジタル量の分解能と確度 ・ディジタルマルチメータとその表示 補足説明 ・N進法(関数電卓活用) 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第10回
授業形態
対面
授業内容
計測回路2（A-D変換器）：
・ディジタル量と表示 ・２進数と16進数の計算（関数電卓のn進計算モードの使い方） ・アナログからディジタルへの変換 ・A-D変換の機能回路と論理回路 ・各種A-D変換器のしくみ ・D-A変換器のしくみ 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・教科書p.61-p.66を熟読し，理解を深める． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第11回
授業形態
対面
授業内容
センサを用いた様々な物理量の測定
・センサの基礎（主に光センサ，温度センサ） ・センサと計測システムの構成． 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・教科書p.75-p.95を熟読し，理解を深める． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第12回
授業形態
対面
授業内容
電気信号の観測
・信号波形計測の概要 ・フーリエ変換 ・オシロスコープによる周波数，位相の測定法 ・信号成分の観測・解析法 ・信号発生器，周波数カウンタ，スペクトラムアナライザ，データロガー 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・教科書p.131-p.140を熟読し，理解を深める． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 2時間
第13回
授業形態
対面
授業内容
測定データの整理と分析
・レポートの書き方 ・測定データの統計処理（復習と応用，pythonを用いた演習） ・測定データの可視化 （pythonを用いた演習） 事後学習・事前学習
・配布資料を復習し，解決できなかった箇所は，次回の授業（授業後でもよい）での質問を準備する．
・提出したレポート課題の自己添削を行い，必要に応じて再提出する． ・レポート課題に取り組む． ・次回配布資料を通読．わからない箇所に線を引く．線を引いた箇所をノートに書きだす（パソコン，タブレットでも可）． 4時間
第14回
授業形態
対面
授業内容
まとめと学習成果の確認（授業内試験）
事後学習・事前学習
授業を振り返り，ノートを整理する．
4時間
第15回
授業形態
遠隔（オンデマンド）
授業内容
授業内容の振り返り
電気計測のための数学，物理．プログラミングの基礎知識 事後学習
レポート課題に取り組む．判らない箇所を質問する．
2時間
成績評価の方法
評価は，出席（20%）（授業内小テストで代替）とレポート(40%)（KU-LMSの「レポート」機能を使って，手書きノートを撮影したファイルもしくは，word, pdf形式などの文章ファイルを提出）および第14回の授業内試験(40%)
受講生へのフィードバック方法
授業内でレポート課題，および小テストの結果について講評を述べます．
理解できない場合は，授業内またはKU-LMSで質問してください． レポートで間違えた箇所は，各自修正して再提出する． 教科書
松本佳宣，ディジタル時代の電気電子計測基礎（改訂版），コロナ社．
参考書
・化学同人編集部 編，実験データを正しく扱うために，化学同人.
・山崎弘郎，センサ工学の基礎（第３版），オーム社. オフィスアワー
授業後または，KU-LMSで質問を受け付けます．
受講生へのメッセージ
実務家担当科目
Applicable
実務経験の内容
半導体デバイス，半導体薄膜，半導体計測装置および鉄道電気品（パワーエレクトロニクス）の信頼性に関する研究開発の経験がある教員が、物性評価，解析技術を活かし、電気計測について講義する。
教職課程認定該当学科
Not applicable
その他の資格・認定プログラムとの関連
関連する科目でない
教育課程コード
Ⅲ3c
教育課程コードの見方【例】 Ⅰ2a（Ⅰ…Ⅰ群、2…2年配当、a…必修） ※ a : 必修 b : 選択必修 c : 選択 ※複数コードが表示されている場合には入学年度・所属学科の学生便覧を参照のこと
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