Кафедра физики твердого тела и нелинейной физики
Образовательная программа по специальности «Материаловедение и технология новых материалов»
| Утверждено на заседании Ученого совета физико-технического факультета Протокол №10 от «31» мая 2013г. Декан факультета _____________ Давлетов А.Е. |
СИЛЛАБУС
По профессиональному элективному модулю № Н (ПЭМ)
Физика материалов» 6 кредита
Включает дисциплины
«PTTN 6310» - «Диэлектрические материалы» (3 кредита)
«PTTN 6311» - «Основы нанотехнологии в материаловедении» (3 кредита)
Бакалавриат
4 курс, р/о, семестр осенний
Сведения о преподавателях, ведущих дисциплины модуля:
3. По дисциплине «Диэлектрические материалы»
1. Ф.И.О. лектора: Мурадов Абыл Дарханович, кандидат физико-математических наук, доцент.
Телефон 377-34-12
e-mail: muradov.abyl@kaznu.kz
каб.: 216
2. Ф.И.О. преподавателя (сем. занятия): Мурадов Абыл Дарханович, кандидат физико-математических наук, доцент.
По дисциплине «Основы нанотехнологии в материаловедении»
1. Ф.И.О. лектора
2. Телефон 377-34-12
e-mail:
каб.:
Цель и задачи дисциплины:
Цель: Углубление приобретенных на первой ступени профессиональной подготовки специальных, внепредметных и межпредметных знаний.
Овладение способностью формулировать решения сложных проблем и заданий в науке и критически их оценивать и оптимизировать.
Овладение способностью благодаря глубине и широте присвоенных компетентностей распознавать будущие проблемы, технологии и научные разработки и учитывать их в своей работе.
Задачи: Овладение всеми видами и навыками теоретических и экспериментальных исследований в данной области материаловедения. Воспитание высококвалифицированных специалистов, способных самостоятельно приобретать новые знания, адаптироваться к изменяющимся социально-экономическим условиям и успешно конкурировать на внутреннем и внешнем рынках труда. Овладение высоким уровнем профессиональной культуры, способствующей самостоятельно заниматься научной работой, организовывать, проводить и руководить сложными проектами, обучать физике в высших учебных заведениях, успешно осуществлять организационную и управленческую деятельность. Усвоение фундаментальных знаний на стыке наук, обеспечивающих им профессиональную мобильность на рынке труда.
Компетенции (результаты обучения):
бакалавр будет обладать глубокими системными знаниями и уметь критически оценивать проблемы, подходы и тенденции, отражающие современное состояние материаловедения, а также владеть компетенциями:
Инструментальные - обладать глубокими системными знаниями и уметь критически оценивать проблемы, подходы и тенденции, отражающие современное состояние материаловедения, области научных исследований и сферы профессиональной практики; умение вести общение в научной сфере, применять профессионально практические знания и навыки обучения физики и химии в учебных заведениях с использованием современной компьютерной технологии, интерактивных методов обучения.
Межличностные - уметь работать в международных или интернациональных научных коллективах, быть политкорректным в любых нестандартных ситуациях.
Системные: - способность обучаться для проведения научных исследований или приобретения другой профессиональной квалификации; умение обобщать и систематизировать научную информацию, получать новые научные факты в области биологии с критическим осмыслением их места в системе науки о жизни.
Предметные - углубить приобретенные на первых ступенях профессиональной подготовки знания в области материаловеления, технологий производства материалов и новых технологических приемов придания нужных свойств материалов; дополнить знания в области материаловедения и технологии изготовления новых материалов расширенными методическими и аналитическими подходами; овладеть способностью формулировать решения проблем и заданий в науке или промышленных и общественных сферах, для решения которых необходимо использовать аналитический подход, базирующегося на знании фундаментальных основ материаловедения и новых знаний, генерированных в ходе решения проблемы.
Пререквизиты: Все разделы «Общей физики», «Квантовая механика», «Статистическая физика и термодинамика», «Электродинамика», «Кристаллография», «Кристаллофизика».
Постреквизиты: «Радиационная физика твердого тела», «Электронная и квантовая теория твердого тела».
I дисциплина «PTTN 6310» - «Диэлектрические материалы» (3 кредита)
Цель и задачи дисциплины:
Цель: Углубить приобретенные на первой ступени профессиональной подготовки специальные, внепредметные и межпредметные знания.
Овладеть способностью формулировать решения сложных проблем и заданий в науке и критически их оценивать и оптимизировать.
Овладеть способностью благодаря глубине и широте присвоенных компетентностей распознавать будущие проблемы, технологии и научные разработки и учитывать их в своей работе.
Задачи: Получение фундаментального, качественного профессионального образования, глубоких специализированных знаний в области физики диэлектрических конденсированных сред. Овладение всеми видами и навыками теоретических и экспериментальных исследований в данной области материаловедения. Воспитание высококвалифицированных специалистов, способных самостоятельно приобретать новые знания, адаптироваться к изменяющимся социально-экономическим условиям и успешно конкурировать на внутреннем и внешнем рынках труда. Овладение высоким уровнем профессиональной культуры, способствующей самостоятельно заниматься научной работой, организовывать, проводить и руководить сложными проектами, обучать физике в высших учебных заведениях, успешно осуществлять организационную и управленческую деятельность. Усвоение фундаментальных знаний на стыке наук, обеспечивающих им профессиональную мобильность на рынке труда.
Компетенции (результаты обучения):
студент будет обладать глубокими системными знаниями и уметь критически оценивать проблемы, подходы и тенденции, отражающие современное состояние материаловедения, а также владеть компетенциями:
Инструментальные - обладать глубокими системными знаниями и уметь критически оценивать проблемы, подходы и тенденции, отражающие современное состояние материаловедения, области научных исследований и сферы профессиональной практики; умение вести общение в научной сфере, применять профессионально практические знания и навыки обучения физики и химии в учебных заведениях с использованием современной компьютерной технологии, интерактивных методов обучения.
Межличностные - уметь работать в международных или интернациональных научных коллективах, быть политкорректным в любых нестандартных ситуациях.
Системные: - способность обучаться для проведения научных исследований или приобретения другой профессиональной квалификации; умение обобщать и систематизировать научную информацию, получать новые научные факты в области биологии с критическим осмыслением их места в системе науки о жизни.
Предметные - углубить приобретенные на первых ступенях профессиональной подготовки знания в области материаловеления, технологий производства материалов и новых технологических приемов придания нужных свойств материалов; дополнить знания в области материаловедения и технологии изготовления новых материалов расширенными методическими и аналитическими подходами; овладеть способностью формулировать решения проблем и заданий в науке или промышленных и общественных сферах, для решения которых необходимо использовать аналитический подход, базирующегося на знании фундаментальных основ материаловедения и новых знаний, генерированных в ходе решения проблемы.
Компетенции:
Иметь представление: Об основных направлениях развития и достижениях науки и техники в области разработки технологий производства и обработки готовых изделий из диэлектрических материалов.
Должен знать: Устройство и работу научных и технологических приборов и оборудования, а также сущность технологических процессов.
Должен уметь: Осуществлять на практике технологические процессы производства и обработки готовых изделий из диэлектрических материалов.
Должен иметь: Навыки контроля и оценки качества исходных материалов и готовых изделий из них.
Быть компетентным: В вопросах технической и экологической безопасности, защиты жизнедеятельности человека, правовых норм и экономических проблем.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
| Неделя | Дисциплина «PTTN 6310» - «Диэлектрические материалы» | ||
| Название темы | Кол-во часов | Максимальный балл | |
| Модуль 1 | |||
| 1. | Лекция 1. Предмет, структура, основные задачи курса. Краткие исторические сведения о развитии физики диэлектриков. Связь физики диэлектриков с другими науками. | ||
| Практическое занятие 1.Физика диэлектриков как теоретическая основа ряда специальных дисциплин электроизоляционной и кабельной техники. | |||
| Лекция 2. Агрегатные состояния диэлектриков: газообразное, жидкое и твердое (кристаллическое и аморфное). Идеальный газ, уравнение кинетической теории идеального газа. Понятие о ближнем и дальнем порядке. Аморфные и кристаллические тела, их отличие друг от друга. | |||
| Практическое занятие 2.Диэлектрики, диэлектрические и электроизоляционные материалы, электрические, механические, термические, физико-механические и физико-химические свойства в связи с химическим составом и строением материала. | |||
| СРСП 1.Определение дипольных моментов полярных жидкостей | |||
| Лекция 3. Задачи теории поляризации диэлектриков. Определение электрической поляризации, поляризованности (вектора поляризации), поляризуемости. Основные формулы и соотношения. Классификация видов поляризации. | |||
| Практическое занятие 3.Поляризация электронного смещения. Время установления. Вывод уравнения поляризуемости при поляризации электронного смещения. | |||
| Лекция 4. Ионно-релаксационная поляризация. Понятие о релаксации процесса. Физическое толкование процесса. Зависимость ионно-релаксационной поляризации от различных факторов. | |||
| Практическое занятие 4.Вывод уравнения для вектора поляризации и поляризуемости. Дипольно-релаксационная (дипольно-ориентационная) поляризация, ее сходство и отличие от ионно-релаксационной поляризации. | |||
| СРСП 2.Дипольно-релаксационная (дипольно-ориентационная) поляризация, ее сходство и отличие от ионно-релаксационной поляризации. | |||
| Модуль 2 | |||
| Лекция 5. Определение макроскопического и локального поля в диэлектрике. Поле Лоренца в диэлектрике. Вывод уравнения напряженности локального поля. Вывод уравнения Клаузиуса – Мосотти. | |||
| Практическое занятие 5.Уравнение Клаузиуса – Мосотти для неполярных жидкостей и газов. | |||
| СРСП 3.Влияние температуры и давления на диэлектрическую проницаемость неполярных газов. | |||
| Лекция 6. Физические характеристики материалов. Диэлектрическая проницаемость и электрические поля в диэлектриках. | |||
| Практическое занятие 6.Электропроводность проводников, полупроводников и диэлектриков. | |||
| Лекция 7. Теплофизические характеристики материалов. Характерные температурные точки. Теплоемкость, теплопроводность материалов. | |||
| Практическое занятие 7.Проводимость неоднородных диэлектриков. | |||
| 1 Рубежный контроль | |||
| Модуль 3 | |||
| Лекция 8. Поляризация ионных кристаллов с малой диэлектрической проницаемостью (теория Борна). | |||
| Практическое занятие 8.Поляризация ионных кристаллов с малой диэлектрической проницаемостью (теория Борна). | |||
| СРСП 4.Поляризация ионных кристаллов с малой диэлектрической проницаемостью (теория Борна). | |||
| Лекция 9. Процессы в диэлектриках под действием сильных электрических полей. | |||
| Практическое занятие 9.Теория электрической проводимости Френкеля. | |||
| Модуль 4 | |||
| Лекция 10. Газобразные и жидкие диэлектрики Электроотрицательные газы, применение газообразных диэлектриков. Виды диэлектриков. Применение твердых диэлектриков в энергетике. | |||
| Практическое занятие 10.Электропроводность газов. Ионизация газов. Зависимость подвижности ионов от различных факторов. | |||
| СРСП 5.Влияние температуры на электропроводность жидких диэлектриков. | |||
| Лекция 11. Процесс рекомбинации газов: сущность, зависимость от времени. | |||
| Практическое занятие 11.Зависимость тока от напряжения в газе. Ток насыщения. | |||
| Лекция 12. Свойства наиболее применяемых диэлектриков. Полимерные материалы. Бумага и картон. Материалы для изоляторов. Слюдяные материалы. | |||
| Практическое занятие 12.Математическая формулировка пробоя диэлектриков. | |||
| СРСП 6.Падение тока в твердых диэлектриках во времени. | |||
| Лекция 13. Диэлектрические потери. Физическая сущность явления. Потери при поляризации, потери при электропроводности. | |||
| Практическое занятие 13.Тангенс угла диэлектрических потерь. | |||
| Лекция 14. Пробой диэлектриков (общие сведения). Пробивное напряжение и электрическая прочность диэлектриков. Математическая формулировка пробоя диэлектриков. | |||
| Практическое занятие 14.Коэффициент запаса электрической прочности изоляции. | |||
| СРСП 7.Возможные механизмы пробоя. Общая характеристика теплового и электрического пробоев. | |||
| Лекция 15. Пробой газа при малых давлениях и малых газовых промежутках. Коэффициент ударной ионизации. | |||
| Практическое занятие 15.Пробой жидких диэлектриков. | |||
| 2 Рубежный контроль | |||
| Экзамен | |||
| ВСЕГО |
Список литературы
Основная:
1. Коробейников С.М. Диэлектрические материалы, НГТУ, Новосибирск: 2000.
2. Иванов В. В. Физика диэлектриков: Учебное пособие. – Тверь: Изд-во Твер. гос. ун-та, 2000 – 80 с.
Дополнительная:
1.Сканави Г. И. Физика диэлектриков (область слабых полей). – М.: Гостехиздат, 1949.
2. Сканави Г. И. Физика диэлектриков (область сильных полей). – М.: Физматгиз, 1958.
3. Санин В. И. Электрические свойства полимеров. – Л.: Химия, 1977.
4. Академический И. Электрическая проводимость жидких диэлектриков. – Л.: Энергия, 1972.
5.Вершинин Ю. Н. Электрический пробой твердых диэлектриков. Основы феноменологической теории и ее техническое применение, приложение. – М.: Наука, 1968.
