Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Własności fizyczne materiałów
Course of study:
2019/2020
Code:
CIMT-1-223-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Kowalski Kazimierz (kkowalsk@agh.edu.pl)
Module summary

Student zdobywa podstawową wiedzę na temat elektrycznych, magnetycznych, optycznych i cieplnych własności materiałów. Nabywa umiejętności wykonywania prostych obliczeń w tym zakresie.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills: he can
M_U001 Potrafi na podstawie prostych modeli fizycznych obliczyć podstawowe parametry elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów IMT1A_W03 Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna definicje parametrów fizycznych określających własności elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów IMT1A_W01 Test
M_W002 Potrafi powiązać własności elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiału z jego składem chemicznym, rodzajem wiązań chemicznych i strukturą krystaliczną IMT1A_W03 Test
M_W003 Zna i potrafi wytłumaczyć podstawowe modele fizyczne wyjaśniające własności elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów IMT1A_W03 Test
M_W004 Potrafi wytłumaczyć jakościowe zmiany wartości parametrów elektrycznych, magnetycznych, optycznych i cieplnych ze zmianą składu materiału i temperatury. IMT1A_W03 Test
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Skills
M_U001 Potrafi na podstawie prostych modeli fizycznych obliczyć podstawowe parametry elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna definicje parametrów fizycznych określających własności elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów + - - - - - - - - - -
M_W002 Potrafi powiązać własności elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiału z jego składem chemicznym, rodzajem wiązań chemicznych i strukturą krystaliczną + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna i potrafi wytłumaczyć podstawowe modele fizyczne wyjaśniające własności elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów + - - - - - - - - - -
M_W004 Potrafi wytłumaczyć jakościowe zmiany wartości parametrów elektrycznych, magnetycznych, optycznych i cieplnych ze zmianą składu materiału i temperatury. + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 87 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 h
Preparation for classes 30 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (15h):
  1. Własności elektryczne – pojęcia wstępne

    Definicja parametrów elektrycznych: opór i przewodnictwo, ruchliwość ładunków. Klasyfikacja materiałów ze względu na własności elektryczne: metale, półprzewodniki i izolatory. Elektronowa struktura pasmowa materiałów: pasmo walencyjne, pasmo przewodnictwa, przerwa energetyczna, poziom Fermiego, statystyka Fermiego, wpływ wiązań chemicznych na własności elektryczne.

  2. Przewodnictwo elektryczne materiałów

    Metale: elektronowa teoria metali, prawo Ohma, zależność temperaturowa, efekt termoelektryczny. Półprzewodniki: dziury elektronowe, półprzewodniki samoistne i domieszkowane, donory i akceptory, półprzewodniki typu n i p, zależność temperaturowa przewodnictwa. Urządzenia półprzewodnikowe: złącza n-p, tranzystory, układy scalone. Przewodnictwo jonowe w ciele stałym – stałe elektrolity. Nadprzewodniki klasyczne i wysokotemperaturowe.

  3. Własności dielektryków

    Polaryzacja elektronowa, jonowa i dipolowa, indukcja elektryczna, przenikalność elektryczna, ferroelektryczność, elektrostrykcja, piezoelektryczność.

  4. Własności magnetyczne

    Pojęcia wstępne: pole magnetyczne, indukcja magnetyczna, przenikalność magnetyczna, podatność magnetyczna, moment magnetyczny, atom jako dipol magnetyczny. Diamagnetyzm. Paramagnetyzm.

  5. Ferromagnetyzm, antyferromagnetyzm i ferrimagnetyzm

    Struktura domenowa. Wpływ temperatury na własności magnetyczne – temperatura Curie i Neela. Pętla histerezy, ferromagnetyki miękkie i twarde. Magnetostrykcja.

  6. Własności optyczne

    Pojęcia wstępne: promieniowanie elektromagnetyczne – zakresy, dualizm korpuskularno-falowy. Oddziaływanie światła z materią: absorpcja i emisja, barwa kryształów, luminescencja, fotoprzewodnictwo, efekt fotowoltaiczny, efekt fotoelektryczny, dyfrakcja.

  7. Własności termiczne

    Metale: ciepło właściwe gazu elektronowego, przewodnictwo cieplne. Izolatory: ciepło właściwe fononów, przewodnictwo cieplne. Rozszerzalność termiczna.

Auditorium classes (15h):
  1. Struktura materiałów inżynierskich. Poziom struktury; struktura: atomu, krystaliczna, mikrostruktura i makrostruktura.

    Rozwiązywanie prostych zadań i problemów z zakresu określonego tematem.

  2. Rodzaje wiązań miedzy atomami. Klasyfikacja materiałów inżynierskich ze względu na wiązania

    Rozwiązywanie prostych zadań i problemów z zakresu określonego tematem.

  3. Własności elektryczne

    Rozwiązywanie prostych zadań i problemów z zakresu określonego tematem.

  4. Własności magnetyczne

    Rozwiązywanie prostych zadań i problemów z zakresu określonego tematem.

  5. Własności optyczne

    Rozwiązywanie prostych zadań i problemów z zakresu określonego tematem.

  6. Własności termiczne

    Rozwiązywanie prostych zadań i problemów z zakresu określonego tematem.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:

ocena z zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych x 0,5 + ocena z kolokwium sprawdzającego wiedzę zdobytą na wykładach x 0,5

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Prerequisites and additional requirements:

brak

Recommended literature and teaching resources:

1. Marek Blicharski, “Wstęp do inżynierii materiałowej”, rozdz. 1-3 i 14-17, WNT Warszawa
2. K. Przybyłowicz i J. Przybyłowicz, “Materiałoznawstwo w pytaniach i odpowiedziach”, rozdz. 1-3, WNT Warszawa
3. C. Kittel. “Wstęp do fizyki ciała stałego”, PWN WArszawa

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

http://www.bpp.agh.edu.pl/

1. A. Trenczek-Zając, K. Kowalski, K. Zakrzewska, M. Radecka, Nitrogen-doped titanium dioxide – Characterization of structural and optical properties, Mataterial Research Bulletin 44 (2009) 1547-1552

2. T. Korzeniak, K. Stadnicka, R. Pełka, M. Bałanda, K. Tomala, K. Kowalski, B. Sieklucka, An unprecedented copper(I,II) octacyanotungstate(V) 2-D network: crystal structure and magnetism of [CuII(tren)]{CuI[WV8]}1.5H2O, Chem. Commun. (2005) 2939-2941

3. K. Kowalski, M. Ijjaali, T. Bąk, B. Dupré, J. Nowotny, M. Rękas, C. C. Sorrell and Y. Zhao, Electrical properties of Nb doped BaTiO3, J. Phys. Chem. Solids 62 (2001) 543-551

4. G. Borchardt, K. Kowalski, J. Nowotny, M. Rękas and W. Weppner, Thermopower and Electrical Conductivity of Singlecrystalline and Polycristalline CoO, J. Europ. Ceram. Soc. 14 (1994) 369-376

5. B. Dupré, Ch. Gleitzer, K. Kowalski and J. Nowotny, Electrical Properties of CoO Films, International Ceramic Monographs, Vol. 1, No 1 and 2, Proceedings of the International Ceramics Conference, Austceram 94, 25-27 July 1994, C. C. Sorrell and A. J. Ruys (Eds.), Australasian Ceramic Society, Sydney, Australia, p. 492-497

Additional information:

None