Detail předmětu

Fyzika a diagnostika plazmatu

FEKT-MPC-FPLAk. rok: 2020/2021

Předmět je úvodem do fyziky plazmatu. Během semestru jsou prezentována následující témata:
Charakteristika plazmatického stavu. Základy kinetické teorie plynů. Pohyb nabitých částic v elektrických a magnetických polích. Elektrické výboje v plynech. Plazma elektrického oblouku. Záření plazmatu a základy diagnostiky plazmatu. Termodynamické a transportní vlastnosti plazmatu. Plazma v nízkoteplotních výbojích. Úvod do jaderné fúze. Technické aplikace plazmatu. Přednáška odborníka z praxe na téma elektrický oblouk ve spínací technice.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- Definovat plazmatický stav a vysvětlit vlastnosti, které je charakterizují.
- Vysvětlit příklady výskytu plazmatu v přírodě a využití technického plazmatu v průmyslové praxi.
- Používat základní matematický aparát pro modelování plazmatu.
- Definovat základní principy kinetické teorie plynů.
- Definovat transportní a termodynamické vlastnosti plazmatu.
- Popsat srážkové procesy v plazmatu.
- Analyzovat pohyb nabitých částic v elektrickém a magnetickém poli.
- Charakterizovat různé výboje v plynech.
- Popsat vlastnosti stejnosměrného a střídavého oblouku.
- Formulovat základní fyzikální principy využívané v diagnostice plazmatu.
- Objasnit principy jaderné fúze jako zdroje energie.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

F. F. Chen: Úvod do fyziky plazmatu, Academia, Praha, 1984 (CS)
B. Gross, B. Grycz, K. Miklóssy: Technika plazmatu, SNTL, Praha, 1967 (CS)
B. Gross: Měření vysokých teplot, SNTL, Praha, 1962 (CS)
J. Kracík, J.B. Slavík, J. Tobiáš: Elektrické výboje, SNTL, Praha, 1964. (CS)
M. I. Boulous, P. Fauchais, E. Pfender: Thermal Plasmas - Fundamentals and Applications, Plenum Press, New York, 1994. (EN)
V. Aubrecht: Fyzika a diagnostika plazmatu, e-text, 2013, VUT v Brně (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, numerická cvičení a laboratoře. Součástí výuky je i přednáška odborníka z praxe. Přemět využívá prostředků e-learningu (Moodle). Studenti vypracovávají protokoly z měření, včetně samostatných numerických úloh.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocené aktivity:
- Kontrolní test v ½ semestru, až 15 b
- Hodnocení numerických a laboratorních cvičení, až 45 b
- Závěrečný písemný test, až 40 b

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Úvod fo fyziky plazmatu, historie, základní parametry.
2. Technické aplikace plazmatu - přehled.
3. Pohyb nabitých částic v polích.
4. Základy kinetické teorie plynů.
5. Systematika výbojů v plynech.
6. Elektrický oblouk, spínací oblouk.
7. Diagnostika plazmatu.
8. Termodynamické a transportní vlastnosti plazmatu.
9. Neizotermické plazma.
10. Plazma jako zdroj záření.
11. Přednáška odborníka z praxe.
12. Řízená termojaderná syntéza.
13. Exkurze, shrnutí, závěrečný test.

Cíl

- Získat všeobecný přehled o využití fyziky plazmatu v materiálových vědách a dalších inženýrských oborech.
- Rozvíjet schopnosti řešit problémy plazmových technologií.
- Rozpoznat úlohu moderní fyziky plazmatu v průmyslových procesech a technologiích.
- Pochopit základní metody diagnostiky plazmatu ve zhášecích komorách spínacích přístrojů, plazmatronech a jiných zařízeních s plazmatem.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-BIO magisterský navazující, libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
  • Program MPC-EEN magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
  • Program MPC-EAK magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
  • Program MPC-SVE magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný