Grundlagen der Materialwissenschaft

für Elektro- und Informationstechniker     

(MaWi für ET&IT)

Übersicht für das Sommersemester 2017

(Im Wintersemester wird diese Lehrveranstaltung nicht angeboten.)

 
Dr. Jan-Martin Wagner
 
(Stand: 14. März 2018)

Aktuelles

Die Klausur findet am 15. März um 10 Uhr im Gebäude OS75 statt, d. h. in der Olshausenstraße 75; dort im HS 1 oder 2 (das wird vor Ort entschieden). Der Aushang, auf dem einem das verraten wird, ist im orangefarbenen Kleingedruckten unten auf der Seite http://www.tf.uni-kiel.de/servicezentrum/de/studium/pruefungsaemter/etit?set_language=de verlinkt.

Laufendes

Hier (oben auf dieser Seite) werden alle laufenden Informationen über die Lehrveranstaltung gesammelt und auf dem neuesten Stand gehalten.
Ich korrigiere fortlaufend die Fehler des HTML-Skriptes (und zwar AUSSCHLIESSLICH die des HTML-Skriptes; sämtliche zugehörigen PDF-Dateien werden nur sporadisch aktualisiert; letzte Aktualisierung: 18. September 2017).
WICHTIG: Damit wirklich die korrigierten HTML-Seiten angezeigt werden und nicht die im Cache Ihres Browsers abgelegten alten Fassungen, ist ggfs. (je nach Voreinstellung des Browsers) das frische Laden des betroffenen Frames (!) von Hand zu erzwingen.
 

Allgemeine Hinweise

Grundsätzliches: Wie es der Titel schon sagt, liegt der inhaltliche Schwerpunkt auf den Grundlagen der Materialwissenschaft. Die Bedeutung dessen wird im Laufe des Semesters klar werden, außerdem liefert es einen Hinweis, was im Zweifelsfall für die Klausur relevant ist.
 
Voraussetzungen (falls es an einzelnen Voraussetzungen mangelt, werden daraus automatisch Lernziele):
Schulmathematik // Schulphysik // Schulchemie (jeweils allgemeines Abiturniveau); speziell: Logarithmus und Exponentialfunktion, komplexe Zahlen, Vektorrechnung/analytische Geometrie, Differential- und Integralrechnung // Mechanik (Kräfte, Schwingungen, Energiebegriff), Thermostatik (Temperaturbegriff), einfache Stromkreise (Strom, Spannung, Widerstand, Kapazität, elektrische Leistung) // Atombau, Periodensystem.
Eine naturwissenschaftliche Denkweise ist essentiell; dazu gehört es auch, Formeln und Bildchen auswendig zu lernen und mit ihrer Hilfe zu denken und zu argumentieren – d.h. selbständig inhaltliche Zusammenhänge herzustellen. In der Klausur ist KEINE Formelsammlung erlaubt – im Gegenteil: In der Klausur werden Formeln abgefragt, und es wird verlangt, Skizzen anzufertigen sowie Vorgänge oder Zusammenhänge in eigenen Worten zu erläutern.
Besonders hilfreich ist die geistige Grundhaltung, zum einen die alltäglich genutzte Mikroelektronik mikroskopisch (und manchmal auch nanoskopisch), zum anderen die beteiligten technischen Fertigungsprozesse verstehen zu wollen (zumindest grob). Ferner sind hilfreich: die Bereitschaft, in einer "klassischen Vorlesung" (d. h. ohne PowerPoint-Folien) mitzudenken und ggfs. selber in einem Buch (oder im Skript) etwas nachzulesen, außerdem die Fähigkeit, aus eigenen Fehlern zu lernen, wenn man die Klausur wiederholen muß (was keinesfalls die Ausnahme ist).
 
Zur naturwissenschaftlichen Denkweise: Gute Naturwissenschaft besteht darin, möglichst viele experimentell festgestellte Phänomene mittels weniger und möglichst einfacher mathematischer Modelle zu beschreiben. (Damit ist auch gesagt, daß reine Modellbildung ohne Bezug zum Experiment keine Naturwissenschaft ist – tut mir leid, liebe Theoretiker: Mathematik ist eine Geisteswissenschaft!) Die Reduktion auf das Wesentliche gelingt mittels folgender Denkkategorien und Arbeitsweisen:
  • Kategorisierungen: "Was?" (z. B. allgemeine Begriffsdefinitionen, spezielle Zahlenwerte) und "Wie?" (z. B. allgemeine Zusammenhänge, spezielle Realisierungsmöglichkeiten).
  • Erkennen von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen, d. h. gedankliche Klärung von abstraktem "Input" und "Output".
  • "Gedankenexperimente": Betrachtung von Grenzfällen, Ermittlung von Gleichgewichtszuständen, ...
  • Oberstes Ziel: Klärung der "Warum-Frage" (woher kommt's; woran liegt's?) – im Unterschied zur "Wozu-Frage" (was ist beabsichtigt; wo soll's hingehen?).
Wichtig: In den Naturwissenschaften werden Lösungswege fallweise selber erarbeitet; es gibt nur wenige "fertige Kochrezepte", aber die beziehen sich auf die generelle Vorgehensweise, um eine Lösung zu finden. Diese naturwissenschaftliche Herangehensweise ist durch das grundlegende Verständnis ermöglicht, welches auf der Kenntnis der in den mathematischen Modellen beschriebenen Zusammenhänge beruht.
 
Zum HTML-Skript:
Das HTML-Skript ist zum Selbststudium geeignet; es ist daher wesentlich ausführlicher gehalten, als es die Vorlesung sein kann. In der Vorlesung wird sozusagen der rote Faden durch das Skript gelegt. Detailliertere Darstellungen findet man in den folgenden HTML-Skripten (aus ihnen wurde das Skript dieser ET&IT-Nebenfach-Vorlesung zusammengestellt): Hier findet man Informationen zur Systematik und zum Gebrauch der HTML-Skripte.
 
Historisch bedingt werden in diesem Skript sämtliche Sonderzeichen und Formeln direkt durch ASCII-Zeichen dargestellt. Weil das nicht "einfach so" mit jedem Browser klappt, wurde ein Konversionsprogramm implementiert, das bei jedem bislang getesteten Browser die richtige Darstellung von Sonderzeichen und Formeln hinbekommen hat. Dazu sind zwei wichtige Dinge anzumerken:
  • Dieses Konversionsprogramm ist NUR in der Framedarstellung des HTML-Skripts aktiv. Diese Framedarstellung kann erforderlichenfalls auf jeder Seite dadurch aktiviert werden, daß man auf den unten auf der Seite befindlichen Aufwärtspfeil auf beigefarbenem Untergrund (und symbolischem Framerand oben und links) klickt.
  • Wenn die Konversion einmal nicht funktioniert, oder wenn sich irgendwo ein Fehler im HTML-Skript findet, oder wenn irgend etwas unklar formuliert ist, bitte ich um eine kurze, formlose Mitteilung per E-Mail (jwa@tf.uni-kiel.de; "Moin, Herr Wagner, mir ist da am Skript was aufgefallen: ...").
Einige geeignete Lehrbücher und was von ihnen zu halten ist:
Siehe Bücherliste.

Lehrmodule

Vorlesung
Allgemeine Information: 3 SWS. In der Vorlesung wird ein "roter Faden" durch das HTML-Skript gelegt; Näheres zum Skript siehe oben. Es ist durchaus erwünscht, daß jederzeit Fragen gestellt werden.
Zeit und Ort: Mo, 13:15–15:45; OS 40, Raum 201; nach ca. 1h 20min wird es eine Pause von max. 15 min geben.
Erster Termin: 10. April 2017
Übungen
Allgemeine Information: 2 SWS. Die Aufgaben werden online veröffentlicht (siehe unten) und vom Dozenten an der Tafel vorgerechnet. Zur Klausurvorbereitung ist die Teilnahme an den Übungen SEHR zu empfehlen!
Zeit und Ort: Fr, 08:15–09:45; CAP 3, Hörsaal 2
Beginn:
  • Vorbesprechung: am Ende der ersten Vorlesung, d. h. am 10. April 2017
  • Erste Übungsstunde in der 2. Vorlesungswoche, d. h. erstmalig am 21. April 2017
Kontakt
Dr. Jan-Martin Wagner, Technische Fakultät (Ostufer), Gebäude A, Raum 229, Tel. (0431) 880 6181. Fragen, die ich per E-Mail (jwa@tf.uni-kiel.de) erhalte, beantworte ich meistens umgehend.
Sprechstunde (insbesondere zur Klausurvorbereitung sehr zu empfehlen): Termin nach Vereinbarung (per E-Mail: jwa@tf.uni-kiel.de), gern auch in kleinen Gruppen.
     
Zeitplan der Übungen
Übersicht der Übungen: Übungszettel + Musterlösungen bis zum aktuellen Termin; alle Dateien sind zum Download bestimmt. Bitte verwenden Sie geeignete Anzeigeprogramme, um sich wirklich ALLE in der jeweiligen Datei enthaltenen Seiten anschauen zu können.
Sowohl XPS- als auch PDF-Dateien können von GSView angezeigt werden (neben anderen Dateiformaten; zwischen allen Formaten kann GSView auch konvertieren). GSView gibt es für Windows, Mac OS X und Linux; es benötigt Ghostscript. (Weitere Informationen zu Ghostscript siehe bei Wikipedia.)
Wichtig: Ab dem Tag der Klausur stehen sämtliche hier verlinkte Dateien NICHT mehr zur Verfügung (daher oben der Hinweis "Dateien sind zum Download bestimmt").
     
Datum Übungszettel Musterlösungen
14. Apr. 2017 fällt aus (Karfreitag); Vorbesprechung nach der Vorlesung am 10. Apr. 2017, ca. 15:45 Uhr!
21. Apr. 2017 Übungszettel 1: Musterlösung 1:
28. Apr. 2017 Übungszettel 2: Musterlösung 2:
05. Mai 2017 Übungszettel 3: Musterlösung 3:
12. Mai 2017 Übungszettel 4: Musterlösung 4:
19. Mai 2017 Übungszettel 5: Musterlösung 5:
26. Mai 2017 Übungszettel 6: Musterlösung 6:
02. Jun. 2017 Übungszettel 7: Musterlösung 7:
09. Jun. 2017 Übungszettel 8: Musterlösung 8:
16. Jun. 2017 Übungszettel 9: Musterlösung 9:
23. Jun. 2017 Übungszettel 10: Musterlösung 10:
30. Jun. 2017 Übungszettel 11: Musterlösung 11:
07. Jul. 2017 fällt aus
12. Jul. 2017 Übungszettel 12: Musterlösung 12:
14. Jul. 2017 "Nachlauf" zum 12. Übungszettel und große Gesamt-Wiederholungsstunde
     
Klausur
Für die Teilnahme an der Klausur sind keine Vorleistungen zu erbringen, eine aktive Teilnahme an den Übungen ist trotzdem äußerst empfehlenswert, da sich die Aufgaben der Klausur stark an den Übungsaufgaben orientieren. Es wird allerdings in der Klausur zum Teil auch Stoff abgefragt, der in der Vorlesung behandelt, aber nicht in einer Übungsaufgabe verwendet wurde.

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