Учебно-методический комплекс по дисциплине дс. В. 10 Физика сверхпроводимости специальность/направление
| Вид материала | Учебно-методический комплекс |
- Учебно-методический комплекс по дисциплине опд. Р. 01 Программные средства измерительных, 504.75kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 03 Физика специальность/направление, 1638.14kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 03 Физика специальность/направление, 1647.21kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине Молекулярная физика для специальности 010701, 480.43kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Конденсированного Состояния Для специальности, 322.8kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Юридическая психология специальность «Юриспруденция», 970.99kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика атома и атомных явлений», 803.75kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине этика и эстетика, 1176.92kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Ботаника» Направление подготовки, 1843.23kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Криминалистика» специальность, 1507.34kb.
7.3. Активизация деятельности, студентов на лекции.
Проблемное обучение
Один из путей включения студентов в активную мыслительную деятельность во время слушания лектора является проблемный метод чтения лекций.
Проблемное обучение заключается в создании перед обучающимися последовательности проблемных ситуаций и в разрешении этих ситуаций в процессе совместной деятельности студентов под общим направляющим руководством преподавателя. Под проблемной ситуацией понимаются учебные, исследовательские задачи, решение которых осуществляется студентами (под руководством преподавателя или самостоятельно) путем приобретения недостающих знаний и овладения новыми способами деятельности.
Проблемная ситуация не возникнет, если задать вопрос, на который студенты заранее знают ответ, или предложить задачу, алгоритм решения которой студентам известен. Нельзя создать проблемную ситуацию, задав задачу, для решения которой у студентов нет достаточных знаний.
Лектору всего проще использовать проблемное изложение нового материала. Создав проблемную ситуацию, преподаватель дает не только конечное решение задачи, но и рассказывает алгоритм этому решению, аргументируя каждый шаг рассуждений. Учебная деятельность студента направлена при этом на то, чтобы внимательно прослушать и воспроизвести ход рассуждений при постановке, формулировке и решении проблемы. Такой способ не обеспечивает приобретения опыта поисковой творческой деятельности студента.
Следующий уровень проблемного обучения заключается в проблемном изложении материала с последующим самостоятельным решением студентами аналогичной проблемной ситуации по способу, указанному преподавателем.
5. Иллюстрация лекции
Способы иллюстрации:
– доска и работа на ней;
– плакаты, чертежи, схемы;
– демонстрационные эксперименты.
III. МАТЕРИАЛЫ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
1. Текущий и промежуточный контроль качества усвоения материала
Проверка качества усвоения знаний осуществляется в течение всего семестра, как в устной (работа на практических (семинарских) занятиях, коллоквиумы по теории), так и письменной форме (групповая контрольная работа, отчеты по индивидуальным заданиям),
2. Тесты для текущего и промежуточного контроля
1. Критическое поле массивного сверхпроводника Нсм:
а) от температуры не зависит;
б) изменяется с температурой по закону
Нсм(Т) = Н(0)(1 - (Т /Тс)2);
в) изменяется с температурой как
Нсм(Т) = H(0)(l - (Т/Тс )4)
г) изменяется с температурой по закону
Нсм(Т) = H(0)(l + (Т / Тс )2).
2. Величина поверхностного тока в сверхпроводнике, находящемся в поле Но:
а) не зависит от внешнего поля Н0;
б) такова, что поле, создаваемое им равно и противоположно направлено внешнему магнитному полю;
в) зависит от Нсм;
г) меняется по закону I = Ic sinδ.
3. Стационарный эффект Джозефсона заключается в том, что:
а) слабый ток через слабую связь течет бездиссипативно;
б) внешнее поле не проникает в сверхпроводник;
в) параметр порядка вблизи границы сверхпроводник-нормальный металл понижается в отсутствие магнитного поля;
г) на «берегах» перехода возникает напряжение, осциллирующее с частотой
ω = 2eV/ћ
4. К проводникам второго рода относятся:
а) все сверхпроводящие металлы;
б) все металлы, кроме Nb;
в) Nb, сверхпроводящие сплавы и химические соединения;
г) все сверхпроводящие металлы в магнитных полях ниже Нсм.
5. Поле на границе сверхпроводника Нм, помещенного в поперечное магнитное поле Но, равно:
a) Hm=H0/(l-n);
6) Hm= H0/(l+n);
в) Hm= H0/(l-n)2;
r) Hm= H0(1-n).
6. Переход FSh (S) в нормальное (N) состояние происходит, когда:
a) FSH>FN;
б) FSH
в) FSH=FN;
г) FSH+FN =0,
где FSh плотность свободной энергии сверхпроводника в магнитном поле, Fn - плотность свободной энергии нормального металла.
7. Скачок теплоемкости при Т=ТС равен:
:
8. В теории Лондонов:
а) учитывается квантовый характер сверхпроводимости;
б) вводится понятие параметра порядка;
в) рассматриваются ангармонические процессы;
г) вводится понятие глубины проникновения магнитного поля в сверхпроводник.
9. Фазовый переход (II рода) из сверхпроводящего в нормальное состояние в отсутствие магнитного поля:
а) сопровождается скачком объема;
б) происходит без изменения объема;
в) сопровождается поглощением энергии;
г) сопровождается выделением энергии.
10. Область применимости теории Гинзбурга-Ландау:
а) (Т-ТС)«ТС;
б) Т=ТС;
в) Т«ТС;
г) не зависит от области температур.
11. Длина когерентности:
а) характерный масштаб длины, на котором параметр порядка восстанавливается до 1;
б) соответствует глубине проникновения магнитного поля в сверхпроводник;
в) определяется величиной внешнего поля;
г) зависит от толщины сверхпроводящей пленки.
12. Эффект близости проявляется в том, что:
а) через слабую связь ток течет бездиссипативно;
б) в поперечном магнит ном поле происходит расслоение сверхпроводника на S и N фазы;
в) параметр порядка вблизи S -N границы меньше единицы даже в отсутствие магнитного поля;
г) теплоемкость на S -N границе меняется скачком.
13. В сверхпроводниках 1 рода энергия границы раздела S и N фаз (σsn):
a) σsn >0;
б) σsn < 0;
в) σsn=0;
г) σsn →∞.
14. Критическое поле тонкой пленки Нк:
а) равно критическому полю массивного сверхпроводника Нсм;
б) Нк < Нсм;
в) пропорционально толщине пленки d;
г) Нк~ 1/d.
15. Поле, создаваемое критическим током на поверхности пленки НIс:
а) не зависит от толщины d;
б) HIc ~ d;
в) величина порядка Нсм;
г) равно 1-му критическому полю Hc1.
16. Первым критическим полем называется:
а) поле, при котором массивный сверхпроводник переходит в нормальное состояние;
б) поле, начиная с которого энергетически выгодно проникновениевихрей в сверхпроводник второго рода;
в) поле, начиная с которого, магнитное поле внутри проводника становится равным внешнему;
г) поле, при котором полностью разрушается сверхпроводящее состояние.
17. Второе критическое поле равно:
а) Нс2=2Нс1;
б) Нс2 =
Hcm;в) Нс2 =
Нс1; г) Нс2 =
18. Свидетельством тому, что ионная решетка кристалла участвует в создании сверхпроводящего состояния, является:
а) квантование магнитного потока;
б) эффекты Джозефсона;
в) эффект близости;
г) изотопический эффект.
Правильные ответы
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| Прав, ответ | б | б | а | в | а | в | б | г | б | а | а | в | б | г | б | б | б | г |
IV МАТЕРИАЛЫ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ
1. Вопросы к экзамену
1. Общие сведения о квантовых статистиках (основные моменты, средняя заселенность ячеек частицами, типичные функции распределения).
2. Функция распределения для электронного газа при Т=0, энергия Ферми. Распределение электронной плотности по энергиям. Функция распределения Ферми при Т≠0.
3. Куперовские пары, Бозе – конденсаци, энергетическая щель, СП – состояние.
4. Открытие явления сверхпроводимости. Температурная (энергетическая) оценка различных взаимодействий.
5. Некоторые основные факторы, связанные со сверхпроводимостью. Исчезновение электрического сопротивления – эксперименты.
6. Элементарное представление о квантовой зонной теории металла.
7. Эффект Мейсснера – Оксенфельда. Промежуточное состояние СП. Изотопический эффект. Квантование магнитного потока (эксперимент).
8. Эффекты Джозефсона: постоянный ток Джозефсона (все выводы), фазовая когерентность.
9. Эффекты Джозефсона: влияние магнитного потока (квантование магнитного потока).
10. Переменный ток Джозефсона.
11. Уравнения Лондонов: 1-е уравнение Лондонов и 2-е уравнение Лондонов.
12. Связь между эффектом Мейсснера – Оксенфельда и уравнениями Лондонов.
13. Магнитные свойства сверхпроводников: критическая температура и критическое магнитное поле.
14. Магнитные свойства сверхпроводников.
15. Элементы микроскопической теории сверхпроводимости, куперовские пары.
16. Объяснение магнитных свойств по Лондону.
17. Природа «промежуточного» состояния по Ландау (доменная структура) и поверхностной энергии на границе сверхпроводящей фазы. Сверхпроводники I и II рода.
18. Феноменологическая теория Гинзбурга – Ландау и ее обобщение по Абрикосову – Горькову.
19. Разрушение сверхпроводимости током. «Накачка» магнитного потока с помощью сверхпроводника.
20. Термодинамика и тепловые свойства сверхпроводников. Основные положения.
21. Устойчивость сверхпроводящего состояния.
22. Удельная теплоемкость сверхпроводников.
23. Влияние давления на сверхпроводящее состояние.
24. Теплопроводность сверхпроводников.
25. Микроскопическая теория сверхпроводимости : электрон – фононное взаимодействие. Роль виртуального фонона.
26. Микроскопическая теория сверхпроводимости основное состояние сверхпроводника (распределение электронов в основном состоянии).
27. Микроскопическая теория сверхпроводимости энергия основного состояния.
28. Микроскопическая теория сверхпроводимости спектр элементарных возбуждений сверхпроводника (энергетическая щель).
29. Микроскопическая теория сверхпроводимости плотность состояний элементарных возбуждений сверхпроводника и длина когерентности.
30. Микроскопическая теория сверхпроводимости зависимость величины энергетической щели от температуры(изотопический эффект).
31.Микроскопическая теория сверхпроводимости: туннельные эффекты в сверхпроводниках.
32. отличие четырехзондовой схем с использованием режимов измерения – стационарного и импульсного?
33. Типичные параметры четрёхзондовой схемы и в чём состоит основная её трудность
34. Типичный вид имеет ВАХ (ВТСП). Для какого случая эта ВАХ справедлива и для классических сверхпроводников: в режиме вязкого течения потока?
35. Вихри Абрикосова. Что представляет собой состояние Шубникова?
36.Особенности критических параметров высокотемпературных сверхпроводников.
37. Типичный вид ВАХ (ВТСП). Для какого случая эта ВАХ справедлива и для классических сверхпроводников: в режиме вязкого течения потока?
38.Порог по напряжению для импульсного режима измерения плотности критического тока, порядок его величины. Проблема стационарного режима измерений, какими способами можно избежать причины контактного перегрева?
39.Основы бесконтактного способа измерения плотности критического тока. Каковы основные трудности «бесконтактного способа» связанные с моделью Бина?
40. Каково соотношение внуригранульного и межгранульного критических токов в
ВТСП ? Какова температурная зависимость межгранульного критического тока в ВТСП вблизи Тc ?
41. Назовите основные механизмы возникновения слабых связей между гранулами, приводящего к резкому снижению транспортного критического тока и его сильной зависимости от магнитного поля.
42. Назовите основные механизмы возникновения слабых связей между гранулами, приводящего к резкому снижению транспортного критического тока и его сильной зависимости от магнитного поля.
43. Опишите техпроцесс и приведите основные технологические параметры получения расплавного ВТСП по методике Джина. В чем состоит мдифицированный процесс Мураками получения расплавного ВТСП? Что скрывается за аббревиатурой QMG –процесс?
44. Какие характеристики поликристаллического ВТСП позволяет исследовать запатентованный автором бесконтактный метод? Изобразите принципиальную схему устройства измерительной ячейки бесконтактного экспресс - метода измерения ВТСП характеристик.
45.Физический смысл джозефсоновских критических токов
и критических магнитных полей 
и 
.46.В чём заключается «невосприимчивость» двухсвязного сверхпроводника (кольца), находящегося в критическом состоянии, к закону сохранения магнитного потока и каково его качественное объяснение.
47.В чем принципиальное различие (по его физическим последствиям) размещения ВТСП – кольца во внешнем перпендикулярном магнитном поле и введение такого поля внутрь кольца с помощью соленоида с протекающим по нему током?
48. «Джозефсоновская» глубина проникновения и её отличие от «Лондоновской» глубины проникновения».
2. Экзаменационные билеты
Экзаменационные билеты (прилагается в отдельном файле «Билеты для УМК ФСП»).
V СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ПЕРСОНАЛИЙ
См. на CD: Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров, ред. кол. Д.М. Алексеев, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др. – М.: Сов. энциклопедия, 1984. – 944 с.