КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ АЛЬ-ФАРАБИ
Физико-технический факультет
Кафедра физики твердого тела и нелинейной физики
Согласовано Декан физико-технического факультета _____________________ № _10_"_31_" __05__ 2013 г. | УтвержденоНа заседании Научно-методического Совета университета Протокол № _6_ от "_21_"_06_ 2013 г. Проректор по учебной работе ___________________ -Заки "______"__________ 2013 г. |
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
Диэлектрические материалы
Специальность «6М071000 – Материаловедение и технология новых материалов»
4курс
Бакалавриат
Форма обучения дневная
Алматы 2013 г.
УМК дисциплины составлен доцентом кафедры физики твердого тела и нелинейной физики, к. ф.-м. н.
На основании Типового учебного плана направлений подготовки специальности «6М071000 – Материаловедение и технология новых материалов»
Рассмотрен и рекомендован на заседании кафедры физики твердого тела и нелинейной физики
от «28» 05 2013 г., протокол № 38
Зав. кафедрой ______________
(роспись)
Рекомендовано методическим Советом (бюро) факультета
«28» 05 2013 г., протокол № 6
Председатель _______________
(роспись)
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.
2. Задачи курса: 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.
3. Краткое описание курса: Данный спецкурс направлен на последовательное изложение электронных свойств и явлений в диэлектрических конденсированных средах. Целесообразность чтения этого спецкурса обусловлена тем, что эти материалы представляют объект физики твердого тела, обладающих весьма разнообразными и интересными свойствами, в них ярко выражены уникальные физические явления, вызванные электронными процессами в твердотельных конденсированных средах. Благодаря этому, физика твердотельных диэлектрических конденсированных сред в настоящее время является наиболее развитой как в теоретическом, так и в экспериментальном отношении областью физики твердого тела.
4. Цель преподавания курса: Данный спецкурс позволяет студентам значительно расширить и углубить свои знания в области физики твердого тела, понять и закрепить полученные знания из квантовой механики, статистической физики и др.
5. Основные формы компетенции бакалавра:
5.1 Иметь представление: Об основных направлениях развития и достижениях науки и техники в области разработки технологий производства и обработки готовых изделий из диэлектрических материалов.
5.2 Должен знать: Устройство и работу научных и технологических приборов и оборудования, а также сущность технологических процессов.
5.3 Должен уметь: Осуществлять на практике технологические процессы производства и обработки готовых изделий из диэлектрических материалов.
5.4 Должен иметь: Навыки контроля и оценки качества из диэлектрических материалов и готовых изделий из них.
5.5 Быть компетентным: В вопросах технической и экологической безопасности, защиты жизнедеятельности человека, правовых норм и экономических проблем.
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»
Утвержденона заседании Ученого совета физико-технического факультета Протокол №_ от «__» _______ 2013г. Декан факультета _____________ |
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
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 | Задания на СРМ | |
Тематический блок 1 | |||
1. | Лекция (Л) Предмет, структура, основные задачи курса. Краткие исторические сведения о развитии физики диэлектриков. Связь физики диэлектриков с другими науками. | 2 | |
Сем. занятия (СЗ) Физика диэлектриков как теоретическая основа ряда специальных дисциплин электроизоляционной и кабельной техники. | 1 | ||
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. | 2 | Дипольно-релаксационная (дипольно-ориентационная) поляризация, ее сходство и отличие от ионно-релаксационной поляризации. |
СЗ Диэлектрики, диэлектрические и электроизоляционные материалы, электрические, механические, термические, физико-механические и физико-химические свойства в связи с химическим составом и строением материала. | 1 | ||
3 | Л. Задачи теории поляризации диэлектриков. Определение электрической поляризации, поляризованности (вектора поляризации), поляризуемости. Основные формулы и соотношения. Классификация видов поляризации. | 2 | |
СЗ Поляризация электронного смещения. Время установления. Вывод уравнения поляризуемости при поляризации электронного смещения. | 1 | ||
4 | Л. Ионно-релаксационная поляризация. Понятие о релаксации процесса. Физическое толкование процесса. Зависимость ионно-релаксационной поляризации от различных факторов. | 2 | Определение дипольных моментов полярных жидкостей |
СЗ Вывод уравнения для вектора поляризации и поляризуемости. Дипольно-релаксационная (дипольно-ориентационная) поляризация, ее сходство и отличие от ионно-релаксационной поляризации. | 1 | ||
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. | 2 | |
СЗ Уравнение Клаузиуса – Мосотти для неполярных жидкостей и газов. | 1 | ||
6 | Л. Физические характеристики материалов. Диэлектрическая проницаемость и электрические поля в диэлектриках. | 2 | Влияние температуры и давления на диэлектрическую проницаемость неполярных газов. |
СЗ Электропроводность проводников, полупроводников и диэлектриков. | 1 | ||
7 | Л. Теплофизические характеристики материалов. Характерные температурные точки. Теплоемкость, теплопроводность материалов. | ||
СЗ Проводимость неоднородных диэлектриков. | 1 | ||
Тематический блок 3 | |||
8 | Л. Поляризация ионных кристаллов с малой диэлектрической проницаемостью (теория Борна). | 2 | Поляризация ионных кристаллов с малой диэлектрической проницаемостью (теория Борна). |
СЗ Поляризация ионных кристаллов с малой диэлектрической проницаемостью (теория Борна). | 1 | ||
9 | Л. Процессы в диэлектриках под действием сильных электрических полей. | 2 | |
СЗ Теория электрической проводимости Френкеля. | 1 | ||
Тематический блок 4 | |||
10 | Л. Газобразные и жидкие диэлектрики | 2 | Влияние температуры на электропроводность жидких диэлектриков. |
СЗ Электропроводность газов. Ионизация газов. Зависимость подвижности ионов от различных факторов. | 1 | ||
11 | Л. Процесс рекомбинации газов: сущность, зависимость от времени. | 2 | |
СЗ Зависимость тока от напряжения в газе. Ток насыщения. | 1 | ||
12 | Л. Свойства наиболее применяемых диэлектриков. Полимерные материалы. Бумага и картон. Материалы для изоляторов. Слюдяные материалы. | 2 | Падение тока в твердых диэлектриках во времени. |
СЗ Математическая формулировка пробоя диэлектриков. | 1 | ||
13 | Л. Диэлектрические потери. Физическая сущность явления. Потери при поляризации, потери при электропроводности. | 2 | |
СЗ Тангенс угла диэлектрических потерь. | 1 | ||
14 | Л. Пробой диэлектриков (общие сведения). Пробивное напряжение и электрическая прочность диэлектриков. Математическая формулировка пробоя диэлектриков. | 2 | Возможные механизмы пробоя. Общая характеристика теплового и электрического пробоев. |
СЗ Коэффициент запаса электрической прочности изоляции. | 1 | ||
15 | Л. Пробой газа при малых давлениях и малых газовых промежутках. Коэффициент ударной ионизации. | 2 | |
СЗ Пробой жидких диэлектриков. | 1 |
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
