Nazwa modułu: Inżynieria materiałowa w elektrotechnice Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EEL-1-304-n Punkty ECTS: 4 Wydział: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Kierunek: Elektrotechnika Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 3 Strona www: Osoba odpowiedzialna: Furgał Jakub (furgal@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: mgr inż. Roehrich Józef (roehrich@agh.edu.pl) mgr inż. Pająk Piotr (ppajak@agh.edu.pl) dr inż. Kuniewski Maciej (maciek@agh.edu.pl) dr hab. inż. Zydroń Paweł (pzydron@agh.edu.pl) Furgał Jakub (furgal@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 ma wiedzę teoretyczną o zjawiskach w materiałach stosowanych w nowoczesnych konstrukcjach elektrotechnicznych i właściwościach tych materiałów EL1A_W05 Kolokwium M_W002 zna podstawowe metody, techniki, materiały i technologie stosowane przy projektowaniu i powstawaniu urządzeń elektrycznych EL1A_W18 Wynik testu zaliczeniowego Umiejętności M_U001 potrafi powiązać wiedzę o budowie materiałów z zastsowaniem w konstrukcjach urządzeń elektrycznych EL1A_U11 Wynik testu zaliczeniowego Kompetencje społeczne M_K001 ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania EL1A_K03 Kolokwium 1 / 5
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład audytoryjne laboratoryjne projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Umiejętności M_U001 ma wiedzę teoretyczną o zjawiskach w materiałach stosowanych w nowoczesnych konstrukcjach elektrotechnicznych i właściwościach tych materiałów zna podstawowe metody, techniki, materiały i technologie stosowane przy projektowaniu i powstawaniu urządzeń elektrycznych potrafi powiązać wiedzę o budowie materiałów z zastsowaniem w konstrukcjach urządzeń elektrycznych + - - - - - - - - - - - - + - - - - - - - - + - + - - - - - - - - Kompetencje społeczne M_K001 ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania - - + - - - - - - - - Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład 1.Zastosowania materiałów w elektrotechnice (1 godz) Przegląd zastosowań materiałów przewodzących, izolacyjnych, magnetycznych i półprzewodników przykłady z elektroenergetyki, elektroniki, telekomunikacji. Wpływ materiałów na postęp techniczny w elektrotechnice. Charakterystyka materiałów stosowanych w urządzeniach wytwórczych, przesyłowych i rozdzielczych. 2.Elektromagnetyczna natura budowy materiałów (1 godz) Stałe materiałowe. Podział materiałów stosowanych w elektrotechnice. Budowa ciała stałego. Wpływ struktury i składu materiałów na ich właściwości. 3.Właściwości materiałów przewodzących (2 godz) Teorie przewodnictwa elektrycznego metali, reguła Matthiessena. Porównanie właściwości miedzi i aluminium. Zależność konduktywności materiałów przewodzących od temperatury. Ciepło atomowe a konduktywność metali. 2 / 5
4. Charakterystyki materiałów oporowych i stykowych (1 godz) Właściwości mechaniczne materiałów. Charakterystyka materiałów oporowych i stykowych. Rodzaje i właściwości. spoiw i lutów. Właściwości cieplne metali. Przyczyny korozji metali i jej rodzaje. Ochrona antykorozyjna materiałów. 5.Materiały przewodzące specjalne (1 godz) Mechanizm zjawisk termoelektrycznych Seebecka i Peltiera. Parametry materiałów stosowanych na termopary i termoogniwa. Właściwości i zastosowania termo-bimetali. Budowa i właściwości materiałów nadprzewodzących. Parametry krytyczne nadprzewodników nisko- i wysokotemperaturowych. Zastosowania aktualne i perspektywiczne nadprzewodników w elektrotechnice. 6.Podstawowe zjawiska fizykalne w dielektrykach (1 godz) Budowa materiałów izolacyjnych. Mechanizm przewodzenia prądu w dielektrykach. Mechanizmy przebicia dielektryków. Istota zjawiska polaryzacji i jego skutki. Straty energii w materiałach izolacyjnych i metody ich określania. Właściwości optyczne materiałów. 7.Właściwości materiałów izolacyjnych (2 godz) Badania wytrzymałości elektrycznej materiałów izolacyjnych. Pomiar przenikalności elektrycznej i współczynnika strat dielektrycznych. Wyznaczanie rezystywności skrośnej i powierzchniowej dielektryków. Zależność temperaturowa rezystywności materiałów izolacyjnych i jej skutki dla eksploatacji. Rodzaje i właściwości materiałów izolacyjnych stałych. Budowa, właściwości elektryczne i cieplne polimerów. Zastosowanie polimerów w budowie urządzeń elektrycznych. Charakterystyka materiałów ceramicznych, kompozytowych, mieszanin i układów warstwowych. Klasyfikacja, właściwości i zastosowanie olejów izolacyjnych. Właściwości izolacyjne gazów i ich zastosowanie w urządzeniach. 8.Zjawiska w półprzewodnikach (2 godz)struktura materiałów półprzewodzących. Mechanizm powstawania nośników ładunku elektrycznego. Wpływ domieszek na właściwości materiałów półprzewodzących. Mechanizm przewodzenia prądu w półprzewodnikach. Wpływ temperatury na konduktywność materiałów półprzewodzących. Zależności termiczne konduktywności półprzewodników. Istota zjawiska Halla, luminescencji i ich wykorzystanie. 9.Technologie materiałów półprzewodzących (1 godz) Surowce stosowane do wytwarzania materiałów półprzewodzących. Metody wytwarzania monokryształów. Metody czyszczenia materiałów półprzewodzących. Technologie domieszkowania półprzewodników. Właściwości złącz p-n i technologie ich wytwarzania. 10.Zastosowanie materiałów półprzewodzących w elektrotechnice (1 godz) Budowa makroskopowa i mechanizm przewodzenia prądu w warystorach. Typowe zależności napięciowo-prądowe warystorów i podstawowe ich parametry. Wyznaczanie charakterystyk napięciowo-prądowych warystorów. Proces technologiczny warystorów. Materiały zastosowane, charakterystyki i zastosowania termistorów. Wykorzystanie właściwości złącz p-n. 11.Właściwości magnetyczne materiałów (1 godz) Istota zjawiska diamagnetyzmu, paramagnetyzm i ferromagnetyzmu. Przebieg magnesowania materiałów ferromagnetycznych. Anizotropia magnetokrystaliczna. Typowe krzywe magnesowania ferromagnetyków. Pętla histerezy materiałów magnetycznych: podstawowe parametry. Metody wyznaczania wartości przenikalności magnetycznej ferromagnetyków. Wpływ temperatury na właściwości ferromagnetyków. Istota zjawiska magnetostrykcji i jej wykorzystanie. 12.Materiały magnetycznie miękkie w urządzeniach (1 godz) Podstawowe właściwości materiałów magnetycznie miękkich. Rodzaje materiałów magnetycznych stosowanych w elektrotechnice. Wytwarzanie blach krzemowych. Proces technologiczny materiałów amorficznych. Właściwości blach krzemowych i materiałów amorficznych i ich zastosowanie. Mechanizmy generowania strat energii w 3 / 5
ferromagnetykach. Metody ograniczania strat w rdzeniach urządzeń elektrycznych. 13.Charakterystyka właściwości materiałów magnetycznie twardych i nietypowych (2 godz) Procesy technologiczne materiałów magnetycznie twardych. Wpływ parametrów procesu na strukturę i właściwości materiałów. Właściwości materiałów magnetycznie twardych i ich zastosowanie. Nietypowe materiały magnetyczne. Podstawowe właściwości i zastosowanie cieczy magnetycznych. 14.Kierunki rozwojowe w inżynierii materiałowej (1 godz) Metody otrzymywania, właściwości i zastosowanie fullerenów i nanorurek węglowych. Zjawiska elektrooptyczne w materiałach. Optoelektronika i technologie światłowodowe. Kierunki rozwoju inżynierii materiałowej: nanotechnologie, bioinżynieria materiałowa, materiały inteligentne, elektronika kwantowa i spintronika. laboratoryjne 1.Konstrukcje urządzeń elektrycznych (2 godz) 2.Wyznaczanie zależności rezystywności materiałów przewodzących od temperatury (2 godz) 3.Badania zależności elektryczno-termicznych przewodów w szerokim zakresie temperatur (3 godz) 4.Wyznaczanie rezystywności skrośnej i powierzchniowej materiałów elektroizolacyjnych stałych (2 godz) 5.Przenikalność elektryczna i współczynnik strat dielektrycznych materiałów izolacyjnych (2 godz) 6.Badania właściwości termistorów (2 godz) 8.Wyznaczanie charakterystyk rezystorów nieliniowych (2 godz) 9.Badania właściwości materiałów magnetycznych (3 godz) Sposób obliczania oceny końcowej 1.Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium. 2.Ocena z laboratorium jest ustalana na podstawie średniej z ocen uzyskanych z kolokwiów zaliczających każde ćwiczenie laboratoryjne. Wymagania wstępne i dodatkowe moduł w zakresie kształcenia podstawowego Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.Florkowska B., Furgał J., Szczerbiński M., Włodek R., Zydroń P.: Materiały elektrotechniczne podstawy teoretyczne i zastosowania. Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, 2010 2.Blicharski M.: Wstęp do inżynierii materiałowej. WNT, Warszawa, 2003 3.Celiński Z.: Materiałoznawstwo elektrotechniczne. Wyd. Pol. Warsz., Warszawa, 1999 4.Kolbiński K., Słowikowski J.: Materiałoznawstowo elektrotechniczne, WNT, 1988 5.Leonowicz M., Wysłocki J. J.: Współczesne magnesy technologie, mechanizmy koercji, zastosowania, WNT, Warszawa, 2005 6.Soiński M.: Materiały magnetyczne w technice, COSiW, Warszawa, 2000 7.Chełkowski A.: Fizyka dielektryków, WNT, Warszawa, 1993 8.Boncz-Brujewicz W. L., Kałasznikow S. G.: Fizyka półprzewodników, PWN, Warszawa, 1985 Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak 4 / 5
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Przygotowanie do zajęć Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 18 godz 20 godz 18 godz 25 godz 30 godz 111 godz 4 ECTS 5 / 5