《电介质物理A》教学大纲

《电介质物理A》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：21130091课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（理论48学时）先修课程：高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、大学物理等后续课程：电缆及光缆材料、电缆工艺原理及应用、电气绝缘测试及诊断技术等适用专业：电缆工程开课单位：电缆工程学院一、课程说明《电介质物理A》是电缆工程专业的一门学科基础必修课。本课程主要讲授电介质四大基本参数及其物质微观结构关系。通过本课程的学习，学生能够掌握电缆工程中所需电介质物理的基本理论、基本知识和基本技能，为后续课程奠定必要的理论基础。本课程注重基本理论知识的深入学习，强调培养运用基础理论知识解决生产实际问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握直流和交流下电介质的宏观与微观极化机理及理论、电介质电导、击穿理论，能够利用这些理论分析电缆制造与运行中所遇到的问题；能够对电缆工程领域复杂工程问题所涉及的各类物理现象、原理、结构、运行特性进行实验研究和验证。课程目标2：能正确运用电介质物理中理论知识指导电缆制造中材料与结构的选择等知识分析工程需求，了解电缆绝缘的影响因素，能够选择合适的绝缘材料与结构，并能够设计或改进电缆制造中工艺参数；运用电缆工程相关的电介质理论、电气绝缘结构设计原理以及光纤光缆检测技术等专业知识，解决电缆工程绝缘中的复杂工程问题。课程目标3：理解电缆有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策；控制电缆质量使产品符合标准和相关法规政策；通过电介质物理学习，使得学生对电介质物理发展历程有了全面了解，使得学生清楚掌握我国在该领域的研究所处的地位，树立科学的发展荣辱观，为助推该学科在国际上声誉提升明确自己的责任感和使命感。三、课程目标与毕业要求《电介质物理A》课程教学目标对电缆工程毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1掌握数学、物理、化学的基础知识，领会数学、自然科学的重要思想和思维方法，理解工程问题的数理本质及其表述方法。课程目标1：掌握直流和交流下电介质的宏观与微观极化机理及理论、电介质电导、击穿理论，能够利用这些理论分析电缆制造与运行中所遇到的问题。H2.问题分析2.3能够根据数学、自然科学和工程科学的基本原理，并结合文献研究，比较不同的解决方案，以获得有效结论。课程目标2：能正确运用电介质物理中理论知识指导电缆制造中材料与结构的选择等知识分析工程需求，了解电缆绝缘的影响因素，能够选择合适的绝缘材料与结构，并能够设计或改进电缆制造中工艺参数；运用电缆工程相关的电介质理论、电气绝缘结构设计原理以及光纤光缆检测技术等专业知识，解决电缆工程绝缘中的复杂工程问题。H4.研究4.2能够基于科学原理并采用科学方法对电缆工程领域相关的复杂问题选择研究路线，设计实验方案。课程目标1：能够对电缆工程领域复杂工程问题所涉及的各类物理现象、原理、结构、运行特性进行实验研究和验证。H6.工程与社会6.1了解产业政策、法律法规和现代企业管理体系，熟悉电缆工程领域的技术标准体系。课程目标3：理解电缆有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策；控制电缆质量使产品符合标准和相关法规政策；通过电介质物理学习，使得学生对电介质物理发展历程有了全面了解，使得学生清楚掌握我国在该领域的研究所处的地位，树立科学的发展荣辱观，为助推该学科在国际上声誉提升明确自己的责任感和使命感。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应课程目标1.静电场基本定律和在恒定电场下电介质的极化1.1静电场基本理论1.2电介质的分类1.3克劳休斯方程和分子极化率1.4电介质的有效电场和克劳修斯-莫索缔方程1.5铁电体教学要求：理解电介质极化基本概念，掌握电介质极化理论；熟悉各类物质的极化特征与极化行为。重点：库伦定律；高斯定理；电介质极化和极化强度；莫索缔有效电场和克劳修斯-莫索缔方程。难点：电介质极化理论方程。101、2、32.在交变电场作用下的介质极化和介质损耗2.1极化的建立过程和吸收电流复介电常数2.2交变电场下电介质的损耗2.3复介电常数与柯尔-柯尔图2.4松弛时间的分布2.5气体电介质的损耗2.6液体电介质的损耗2.7固体电介质的损耗2.8不均匀电介质的界面极化和损耗2.9电介质在光频范围的色散和吸收教学要求：了解交变电场下极化基本概念和基本规律；理解极化过程；熟悉介电常数、介电损耗以及介电松弛过程。重点：交变电场下电介质极化行为与表征参数。难点：电介质的动态极化机理。161、2、33.电介质的电导3.1概述3.2气体电介质的电导3.3液体电介质的电导3.4固体电介质的电导3.5固体电介质的表面电导教学要求：了解导电能带理论；理解电介质电导的特征；理解电导与温度、杂质的关系。重点：电介质电导基础知识。难点：电介质载流子浓度与迁移率影响机理。101、2、34.电介质的击穿4.1概述4.2气体电介质的击穿4.3液体电介质的击穿4.4固体电介质的击穿教学要求：了解老化过程与分类；理解电树的形成过程与特征；理解固体电击穿的物理行为。重点：电老化过程与机理。难点：固体电击穿的基础理论。121、2、3合计48五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、习题讲解、视频资源等教学手段，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，完成课程教学任务和相关能力的培养。六、课程资源1.推荐教材自编讲义。2.参考书（1）金维芳.电介质物理讲义[M].西安：西安交通大学出版社,2007.（2）陈季丹,刘子玉.电介质物理[M].西安：西安交通大学出版社,2011.（3）张良莹,姚熹.电介质物理[M].西安：西安交通大学出版社,2000.（4）尹之文.电介质物理学[M].北京：科学出版社,2003.（5）KwanChiKao.DielectricPhenomenainSolids[M].Elsevler,2004.3.期刊（1）高电压技术,国家高电压计量站、中国电机工程学会.（2）绝缘材料,桂林电器科学研究所.（3）J.Phy.DAppl.Phys.,IOPPublishingLtd.（4）Appl.Phys.Lett.,AmericanInstituteofPhysics.（5）物理学报,中国科学院物理研究所、中国物理学会.4.网络资源（1）中国大学视频公开课：/course/XJTU-1463199167?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_.（2）电子科技大学：/wlxt/course.aspx?courseid=0971.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标1234过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√3322作业20（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√6662章节测试10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）以测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√3322期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核直流和交流下电介质的宏观与微观极化机理及理论、电介质电导、击穿理论等内容及学生综合应用、分析等能力；（3）考试题型为：选择题、填空题、论述题、计算和分析题等。√√√20201010合计：100分32322016八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业、章节测试、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为选择题、填空题、论述题、计算和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能分值不超过50%，综合应用知识分值不低于50%；课堂表现、作业、章节测试等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现25笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。上课不认真，上课不记笔记，