Grundlagen der Materialwissenschaft

für Elektro- und Informationstechniker   

(MaWi für ET&IT)

 

Übersicht für das Sommersemester 2019

(Im Wintersemester wird diese Lehrveranstaltung nicht angeboten.)

 
Dr. Jan-Martin Wagner
 
(Stand: 04. Juli 2019)

Laufendes

Hier (oben auf dieser Seite) werden alle laufenden Informationen über die Lehrveranstaltung gesammelt und auf dem neuesten Stand gehalten. Die Übungsblätter und Musterlösungen finden sich ganz unten auf der Seite; sie werden wöchentlich aktualisiert.
 
Die Lehrveranstaltung ist für dieses Semester zu Ende; die Klausur wird am 9. September 2019 stattfinden.
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: 30. Januar 2019). Hinweise auf Fehler oder Unklarheiten nehme ich gern per E-Mail entgegen (jwa@tf.uni-kiel.de).
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 Theoretikerkollegen (nun ja, ich bin selber einer): 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:
In der Vorlesung wird sozusagen der rote Faden durch das Skript gelegt; das HTML-Skript ist wesentlich ausführlicher gehalten, als es die Vorlesung sein kann, denn es soll zum Selbststudium geeignet sein.
 
Aus den folgenden HTML-Skripten 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: Do, 08:15–09:00, und Fr, 13:15–14:45; OHP 5, Hörsaal 2
Erster Termin: Freitag (!), 12. April 2019 (aus technischen Gründen fällt die Vorlesung am Donnerstag, den 11. April aus)
Übungen
Allgemeine Information: 2 SWS. Die Aufgaben werden online veröffentlicht (siehe unten) und vom Dozenten an der Tafel vorgerechnet (Präsenzaufgaben). Zur Klärung von Fragen und zur Klausurvorbereitung ist die Teilnahme an den Übungen SEHR zu empfehlen!
Zeit und Ort: Fr, 08:15–09:45; CAP 2 (Audimax), Hörsaal C
Beginn: 12. April 2019. Wichtig: Ja, diese Übung findet statt, obwohl es vorher keine Vorlesung gab. Das macht aber nichts, da es in dieser Übung hauptsächlich um Mathematik geht; der betreffende Übungszettel ist bereits zugänglich (siehe unten in der Tabelle).
Kontakt
Dr. Jan-Martin Wagner, Technische Fakultät (Ostufer), Gebäude A, Raum 002, Tel. (0431) 880 6230. 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: Übungsblatt + 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. Dazu noch dies:
Alle hier verlinkten Dateiformate können unter Windows mit dem sehr empfehlenswerten Programm Sumatra PDF (schlank, schnell und vielseitig verwendbar) geöffnet werden. (Weitere Informationen dazu siehe bei Wikipedia.)
Sumatra PDF verwendet intern das sehr schlanke und schnelle Programm MuPDF, das es auch für Android und iOS gibt.
Sowohl XPS- als auch PDF-Dateien können von GSView angezeigt werden (sowie andere Dateiformate; 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.) Leider wird GSView nicht mehr weiterentwickelt.
     
Datum Übungsblätter Musterlösungen
12. Apr. 2019 Übungsblatt 1: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 2 Seiten)
Musterlösung 1: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 5 Seiten)
19. Apr. 2019 fällt aus (Karfreitag)
26. Apr. 2019 Übungsblatt 2: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 3 Seiten)
Musterlösung 2: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 4 Seiten)
03. Mai 2019 Übungsblatt 3: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 2 Seiten)
Musterlösung 3: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 3 Seiten)
10. Mai 2019 Übungsblatt 4: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 2 Seiten)
Musterlösung 4: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 7 Seiten)
17. Mai 2019 Übungsblatt 5: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 4 Seiten)
Musterlösung 5: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 7 Seiten)
24. Mai 2019 Übungsblatt 6: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 4 Seiten)
Musterlösung 6: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 7 Seiten)
31. Mai 2019 Übungsblatt 7: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 4 Seiten)
Musterlösung 7: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 6 Seiten)
07. Jun. 2019 Übungsblatt 8: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 4 Seiten)
Musterlösung 8: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 5 Seiten)
14. Jun. 2019 Übungsblatt 9: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 3 Seiten)
Musterlösung 9: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 4 Seiten)
21. Jun. 2019 Übungsblatt 10: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 4 Seiten)
Musterlösung 10: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 6 Seiten)
28. Jun. 2019 Übungsblatt 11: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 5 Seiten)
Musterlösung 11: PDF, XPS, TIFF
(Dateien mit je 9 Seiten)
05. Jul. 2019 fällt aus
     
Klausur
Für die Teilnahme an der Klausur am 9. 9. 2019 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.

Mit Klick auf diesen Aufwärtspfeil ... Zum Index ... kann auf allen Seiten die Framedarstellung aktiviert werden (und damit der Index).