«PTTN 6310» - «Диэлектрические материалы» (3 кредита)

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. аль-Фараби

Физико-технический факультет

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 №_ от «__» _______ 2013г. Декан факультета   _____________

СИЛЛАБУС

«PTTN 6310» -  «Диэлектрические материалы» (3 кредита)

Бакалавриат

4 курс, р/о, семестр осенний

Лектор:  Тауасаров Камбар Арипович,

  кандидат физико-математических наук, доцент.

Телефон сотовый 8777 4921416

e-mail:  mаuasarov. *****@***kz

каб.: 111

Преподаватель (сем. занятии): Тауасаров Камбар Арипович,

  кандидат физико-математических наук, доцент.

Телефон сотовый 8777 4921416

e-mail:  mаuasarov. *****@***kz

каб.: 111

ПАСПОРТ модуля:

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.

Результаты обучения по модулю - магистрант 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)

ПАСПОРТ дисциплины:

Цель курса: 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.

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, ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Недели	Дисциплина «PTTN 6310» - «Диэлектрические материалы»
Название темы	Часы	Оценка,%
Тематический блок 1
1.	Лекция (Л)  Предмет, структура, основные задачи курса. Краткие исторические сведения о развитии физики диэлектриков. Связь физики диэлектриков с другими науками.	1	6
Сем. занятия (СЗ) Физика диэлектриков как теоретическая основа ряда специальных дисциплин электроизоляционной и кабельной техники.	2	8
2	Л.  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.	1	6
СЗ  Диэлектрики, диэлектрические и электроизоляционные материалы, электрические, механические, термические, физико-механические и физико-химические свойства в связи с химическим составом и строением материала.	2	6
СРСП Дипольно-релаксационная (дипольно-ориентационная) поляризация, ее сходство и отличие от ионно-релаксационной поляризации.	1	3
3	Л. Задачи теории поляризации диэлектриков. Определение электрической поляризации, поляризованности (вектора поляризации), поляризуемости. Основные формулы и соотношения. Классификация видов поляризации.	1	6
СЗ  Поляризация электронного смещения. Время установления. Вывод уравнения поляризуемости при поляризации электронного смещения.	2	6
4	Л.  Ионно-релаксационная поляризация. Понятие о релаксации процесса. Физическое толкование процесса. Зависимость ионно-релаксационной поляризации от различных факторов.	1	6
СЗ  Вывод уравнения для вектора поляризации и поляризуемости. Дипольно-релаксационная (дипольно-ориентационная) поляризация, ее сходство и отличие от ионно-релаксационной поляризации.	2	6
СРСП Определение дипольных моментов полярных жидкостей	1	3
Тематический блок 2
5	Л. Определение макроскопического и локального поля в диэлектрике. Поле Лоренца в диэлектрике. Вывод уравнения напряженности локального поля. Вывод уравнения Клаузиуса – Мосотти.	1	6
СЗ Уравнение Клаузиуса – Мосотти для неполярных жидкостей и газов.	2	6
6	Л. Физические характеристики материалов. Диэлектрическая проницаемость и электрические поля в диэлектриках.	1	6
СЗ Электропроводность проводников, полупроводников и диэлектриков.	2	6
СРСП Влияние температуры и давления на диэлектрическую проницаемость неполярных газов.	1	3
7	Л. Теплофизические характеристики материалов. Характерные температурные точки. Теплоемкость, теплопроводность материалов.	1	6
СЗ Проводимость неоднородных диэлектриков.	2	6
Тематический блок 3
8	Л. Поляризация ионных кристаллов с малой диэлектрической проницаемостью (теория Борна).	1	6
СЗ Поляризация ионных кристаллов с  большой диэлектрической проницаемостью (теория Борна).	2	6
СРСП Поляризация ионных кристаллов	1	3
9	Л. Процессы в диэлектриках под действием сильных электрических полей.	1	6
СЗ Теория электрической проводимости Френкеля.	2	6
Тематический блок 4
10	Л. Газобразные и жидкие диэлектрики. Электроотрицательные газы, применение газообразных диэлектриков. Виды диэлектриков. Применение твердых диэлектриков в энергетике.	1	6
СЗ Электропроводность газов. Ионизация газов. Зависимость подвижности ионов от различных факторов.	2	6
СРСП Влияние температуры на электропроводность жидких диэлектриков.	1	5
11	Л. Процесс рекомбинации газов: сущность, зависимость от времени.	1
СЗ Зависимость тока от напряжения в газе. Ток насыщения.	2	6
12	Л. Свойства наиболее применяемых диэлектриков. Полимерные материалы. Бумага и картон. Материалы для изоляторов. Слюдяные материалы.	1	6
СЗ Математическая формулировка пробоя диэлектриков.	2	6
СРСП Падение тока в твердых диэлектриках во времени.	1	3
13	Л. Диэлектрические потери. Физическая сущность явления. Потери при поляризации, потери при электропроводности.	1	6
СЗ Тангенс угла диэлектрических потерь.	2	6
14	Л. Пробой диэлектриков (общие сведения). Пробивное напряжение и электрическая прочность диэлектриков. Математическая формулировка пробоя диэлектриков.	1	6
СЗ Коэффициент запаса электрической прочности изоляции.	2	6
СРСП Возможные механизмы пробоя. Общая характеристика теплового и электрического пробоев.	1	3
15	Л. Пробой газа при малых давлениях и малых газовых промежутках. Коэффициент ударной ионизации.	1	6
СЗ Пробой жидких диэлектриков.	2	6

Список литературы

Основная:

Коробейников материалы, НГТУ, Новосибирск: 2000 Иванов диэлектриков: Учебное пособие. – Тверь: Изд-во Твер. гос. ун-та, 2000 – 80 с.

Дополнительная:

1.Сканави диэлектриков (область слабых полей). – М.: Гостехиздат, 1949.

2. Сканави диэлектриков (область сильных полей). – М.: Физматгиз, 1958.

3. Санин свойства полимеров. – Л.: Химия, 1977.

4. лектрическая проводимость жидких диэлектриков. – Л.: Энергия, 1972.

5.Вершинин пробой твердых диэлектриков. Основы феноменологической теории и ее техническое применение, приложение. – М.: Наука, 1968.

Формы контроля знаний и компетенции:

Контрольные  работы:  2 работы  в семестр.

СРМ:  написание кратких теоретических рефератов по заданию преподавателя.

Итоговый экзамен: в период экзаменационной сессии

Рубежный контроль проводится по теоретическим и практическим вопросам, входщим в содержание дисциплины (за 7, 15 недель).

Консультации по дисциплинам модуля можно получить во время офис-часов преподавателя (СРМП).

Критерии  оценки знаний, баллы в %

Контрольные  работы	100
Индивидуальные задания (СРМ)
Итоговый экзамен	100

Форма проведения рубежных контролей устно и промежуточного экзамена в письменном виде.

Шкала оценки знаний:

Оценка  по буквенной системе	Цифровой эквивалент оценки	%-ное содержание	Оценка по традиционной системе
A	4	95-100	«Отлично»
A-	3,67	90-94
B+	3,33	85-89	«Хорошо»
B	3,0	80-84
B-	2,67	75-79
C+	2,33	70-74	«Удовлетворительно»
C	2,0	65-69
C-	1,67	60-64
D+	1,33	55-59
D-	1,0	50-54
F	0	0-49	«Неудовлетворительно» (непроходная оценка)
I (Incomplete)	-	-	«Дисциплина не завершена»
P (Pass)	-	-	«Зачтено» (не учитывается при вычислении GPA)
NP (No Pass)	-	-	«Не зачтено» (не учитывается при вычислении GPA)
W (Withdrawal)	-	-	«Отказ от дисциплины»(не учитывается при вычислении GPA)
AW (Academic Withdrawal)	-	-	Снятие с дисциплины по академическим причинам «(не учитывается при вычислении GPA)
AU (Audit)	-	-	«Дисциплина прослушана»»(не учитывается при вычислении GPA)
Атт.	-	30-60 50-100	Аттестован
Не атт.	-	0-29 0-49	Не аттестован
R (Retake)	-	-	Повторное изучение дисциплины

       

Политика академического поведения и этики

Будьте толерантны, уважайте чужое мнение. Возражения формулируйте в корректной форме. Плагиат и другие формы нечестной работы недопустимы. Недопустимы подсказывание и списывание во время  сдачи СРМ, промежуточного контроля и экзамена,  копирование решенных задач другими лицами, сдача экзамена за другого магистранта. Магистрант, уличенный в фальсификации любой информации курса, получит итоговую оценку «F».

Рассмотрено на заседании кафедры 

протокол № 41 от  «19» июня 2013г.

Зав. кафедрой 

Лектор