シラバス情報
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教員名 ： 木村 嘉伸
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開講年度
2025年度
開講学期
前期
科目名
化学者のための電気計測
授業種別
講義
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 化学者のための電気計測 [S2][対面]
担当教員
木村 嘉伸
単位数
2.0単位
曜日時限
月曜4限
キャンパス
新宿
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
e-ラーニング等ICTを活用した自主学習支援
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
実務家担当科目
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
該当なし
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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