Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Własności fizyczne materiałów
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CIMT-1-223-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Kowalski Kazimierz (kkowalsk@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

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

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna definicje parametrów fizycznych określających własności elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów IMT1A_W01 Kolokwium
M_W002 Potrafi powiązać własności elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiału z jego składem chemicznym, rodzajem wiązań chemicznych i strukturą krystaliczną IMT1A_W03 Kolokwium
M_W003 Zna i potrafi wytłumaczyć podstawowe modele fizyczne wyjaśniające własności elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów IMT1A_W03 Kolokwium
M_W004 Potrafi wytłumaczyć jakościowe zmiany wartości parametrów elektrycznych, magnetycznych, optycznych i cieplnych ze zmianą składu materiału i temperatury. IMT1A_W03 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi na podstawie prostych modeli fizycznych obliczyć podstawowe parametry elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów IMT1A_W03 Kolokwium
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
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. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi na podstawie prostych modeli fizycznych obliczyć podstawowe parametry elektryczne, magnetyczne, optyczne i cieplne materiałów - + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 87 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (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.

Ćwiczenia audytoryjne (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.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: 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

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

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

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

brak

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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

Informacje dodatkowe:

Brak