Базовая рабочая программа дисциплины физика плазмы (стр. 1 )

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИФВТ

___________

«___»_____________2014г.

БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ

НАПРАВЛЕНИЕ 210100 Электроника и наноэлектроника

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ Физическая электроника

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) магистр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2014 г.

КУРС 5 СЕМЕСТР 9,10

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 3

ПРЕРЕКВИЗИТЫ Б4.0. «Физика»., В.3.0 «Математика», Б.9.0 «Физические основы электроники»

КОРЕКВИЗИТЫ М1.В.6 «Физика газового разряда».

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции 16 час.

Практические занятия 16 час.

Лабораторные работы 16 час.

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 48 час.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 60 час.

ИТОГО 108 час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра сильноточной электроники ИФВТ

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ ____________

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП ____________

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ____________

2014 г.

1. Цели освоения дисциплины

Формирование физических представлений об основных явлениях в плазме, способах описания ансамбля заряженных частиц и их взаимодействия с электромагнитными полями, для использования этих знаний при решении различных задач электрофизики и техники. Понимание основных процессов в плазме необходимо для объяснения многих явлений в звездах, межзвездном и околоземном пространстве, для реализации управляемого термоядерного синтеза, эффективных МГД-генераторов, плазменных движителей и многих современных технологических процессов

2. Место дисциплины в структуре ООП

Профессиональный цикл М1, имеет реквизит М1.В2., пререквизиты Б4.0. «Физика»., В.3.0 «Математика», Б.9.0 «Физические основы электроники»

Дисциплина «Физика плазмы» изучает вопросы: классификация видов плазмы, движение частиц в электромагнитных полях, колебания и волны в плазме, равновесные состояния в магнитном поле, кинетическая теория волн в плазме, численные методы решения задач физики плазмы.

Для успешного освоения дисциплины «Физика плазмы» студенты должны

знать:

-  дифференциальное и интегральное исчисление;

-  основы вакуумной, плазменной и твердотельной электроники;

уметь:

-  работать на ПК в современных операционных средах;

-  использовать стандартные пакеты прикладных программ для решения практических задач.

3. Результаты освоения дисциплины

В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины (модуля) направлено на формирование у студентов следующих компетенций (результатов обучения), в т. ч. в соответствии с ФГОС:

Таблица 1

Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной дисциплины

Результаты обучения (компетенции из ФГОС)	Составляющие результатов обучения
Код	Знания	Код	Умения	Код	Владение опытом
Р1	З.1.1	Основные законы естественнонаучных и профессиональных дисциплин в области физики плазмы, сильноточных электронных пучков и пучково-плазменных технологий.	У.1.1	Определять, систематизировать и получать необходимые данные в сфере профессиональной деятельности с использованием со-временных информационных средств и методов.	В.1.1	Методами физико-математического моделирования процессов и объектов по направлению профессиональной деятельности.
Р2	З.2.1	Знать современное состояние, теоретические и экспериментальные работы в профильной области, явления и методы исследований	У.2.1	Анализировать и обобщать научно-техническую информацию в профессиональной деятельности, выделять наиболее перспективные направления исследований в области физики сильноточных вакуумных и газовых разрядов, физики плазмы, пучково-плазменных технологий.	В.2.1	Навыками самостоятельной научно-исследовательской деятельности, требующей широкого образования в соответствующем направлении.
Р3	З.3.1	Основные понятия и закономерности в области физики сильноточных вакуумных и газовых разрядов, физики плазмы, пучково-плазменных технологий.	У.3.1	Обрабатывать полученные результаты, анализировать и осмысливать их с учетом имеющихся литературных данных.	В.3.1	Опытом научно-исследовательской и проектной деятельности в области физики сильноточных вакуумных и газовых разрядов, физики плазмы, пучково-плазменных технологий.
Р4	З.4.1	Основные этапы проведения аналитических исследований по профессиональной деятельности.	У.4.1	Проявлять способность к планированию и проведению исследований по профессиональной деятельности с применением современных достижений науки и техники.	В.4.1	Способностью критически оценивать полученные теоретические и экспериментальные данные и делать выводы.

В результате освоения дисциплины «Физика плазмы» студентом должны быть достигнуты следующие результаты:

Таблица 2

Планируемые результаты освоения дисциплины

№ п/п	Результат
РД1	Знать виды, характеристики и основные процессы в плазме;
РД2	Знать методы расчета основных параметров плазмы, таких как: дебаевский радиус, плазменная частота, сечения взаимодействия, частоты столкновений, скорости дрейфа в электромагнитных полях;
РД3	Знать приемы получения дисперсионных соотношений для различных типов колебаний в плазме, инкременты неустойчивостей.
РД4	Знать математический аппарат и физические основы решения задач по расчету статических и переменных электромагнитных полей в средах и структурах.
РД5	Уметь использовать специальную научно-техническую и патентную литературы по современной электронике;
РД6	Уметь анализировать новые достижения науки и техники в области сильноточной электроники, электронного материаловедения и приборостроения.

4. Структура и содержание дисциплины

Раздел 1.Введение

Дебаевский радиус, плазменная частота, плазменный параметр, критерии существования плазмы, классификация видов плазмы (классическая идеальная, классическая неидеальная, квантовая идеальная, квантовая неидеальная), упругие столкновения в плазме ( дальнодействие, «транспортное» сечение), время установления равновесных состояний («максвеллизация», энергообмен), ионизационное равновесие, излучение в плазме (тормозное, рекомбинационное, линейчатое).

Перечень лабораторных работ по разделу:

Движение частиц в однородных Е и Н полях.

Раздел 2. Движение заряженных частицв электро-магнитном поле. Явления переноса в плазме

Движение частиц в однородных Е и Н полях (дрейф в скрещенных полях), движение частиц в неоднородных Е и Н полях (градиентный и центробежный дрейф, магнитные зеркала, постоянство магнитного потока), адиабатические инварианты. Диффузия без магнитного поля (амбиполярная диффузия), при наличии магнитного поля (в том числе Бомовская диффузия), теплопроводность и проводимость плазмы.

Перечень лабораторных работ по разделу:

Критерии существования плазмы

Раздел 3. Колебания и волны в «холодной» плазме.

Основные уравнения, дисперсионные соотношения, классификация колебаний по частотам, волны без магнитного поля, альфвеновские и магнитозвуковые волны, верхнегибридная и нижнегибридная моды, электромагнитные волны распространяющиеся перпендикулярно Н и распространяющиеся параллельно Н.

Перечень лабораторных работ по разделу:

Электромагнитные волны распространяющиеся перпендикулярно Н и распространяющиеся параллельно Н.

Раздел 4. Кинетическая теория волны в плазме

Кинетическое уравнение, самосогласованное поле, уравнение Власова. Продольные волны (затухание Ландау, пучковая неустойчивость, ионный звук), поперечные волны (аномальный скин-эффект), решение кинетического уравнения при наличии Н поля (циклотронные резонанс и затухание).

Перечень лабораторных работ по разделу:

Продольные волны

Раздел 5. Равновесие плазмы в магнитном поле. Численные методы решения задач физики плазмы.

Z-пинч, токамак, устойчивость границы плазмы в магнитном поле, энергетический принцип устойчивости в магнитной гидродинамике, математические модели плазмы, численные методы применяемые в физике плазмы.

Перечень лабораторных работ по разделу:

Математические модели плазмы

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

6.1. Текущая СРС:

-  работа с лекционным материалом;

-  подготовка к контрольным работам, экзамену;

-  обзор литературы и электронных источников информации по индивидуальному домашнему заданию;

-  опережающая самостоятельная работа;

-  выполнение домашних заданий, а также изучение тем, не входящих в состав дисциплины, но рекомендуемых для расширения кругозора.

6.3 Контроль самостоятельной работы

Для закрепления теоретического материала, выполнения отчетов по лабораторным работам по дисциплине во внеучебное время студентам предоставляется возможность пользования библиотекой ТПУ, библиотеками лабораторий кафедры, возможностями дисплейного класса кафедры, где имеются программа, методические указания по лабораторным работам, методические пособия и контролирующие материалы по дисциплине. Студенты имеют возможность получить консультации по вопросам дисциплины, как у ведущего лектора, так и зав. лабораторией.

Составляющие самостоятельной работы:

-  Закрепление теоретического материала при подготовке к лекциям, контрольным работам;