Примерен писмен тест по материалознание. 20 въпроса. Проводници и свръхпроводимост, поляризация и диелектрици, феромагнитни материали, керамика, стъкло и кондензатори

Подготовката за изпит по материалознание е най-ефективна, когато е ясно как точно изглежда изпитният лист. Този материал представя реален писмен тест по дисциплината, разработен в катедра „Технология и мениджмънт на електронното производство“ към Факултета по комуникационна техника и технологии. Тестът съдържа 20 въпроса, всеки от които се оценява с 5 точки, при общ брой 100 точки. В началото е поместена официалната част на изпитния лист: поле за име, група и факултетен номер, таблица за формиране на оценката с точния точков диапазон за всяка оценка от слаб до отличен, място за нанасяне на резултата, както и правилата за провеждане на изпита. Основната част обхваща въпроси от целия курс. Тематичните направления включват проводникови материали и факторите, които влияят върху тяхната проводимост; енергетичната зонна теория и понятията, свързани с нея; магнитните свойства на материалите и поведението им във външно магнитно поле; видовете поляризация и температурните зависимости при диелектриците; пробивните явления; полупроводниковите технологии за пречистване на материали; свръхпроводимостта; специалните керамики и техните приложения в електрониката; стъклата за вакуумплътни спойки; слоестите пластмаси за печатни платки; феромагнитните загуби; конструкциите на кондензатори и изискванията към тях. Формàтът на въпросите е разнообразен: част от тях изискват кратко определение или обяснение на процес, други – съпоставка между два класа материали или обосновка защо даден материал е неподходящ за конкретно приложение. Включени са и задачи за начертаване на графична зависимост и на конструктивни схеми, както и въпроси с посочване на верен отговор от няколко възможности. В края е поместена таблица за нанасяне на точките по всеки въпрос. Материалът е подходящ за подготовка за изпит и за текущ контрол, за самопроверка на усвоеното по темите от курса, както и за ориентиране в изискванията, обхвата и начина на оценяване на писмения изпит.

Не тест за решаване, а тест с вече попълнени отговори – което го прави далеч по-полезен преди изпит. Осем страници заснети въпросници по материалознание, съдържащи няколко последователно номерирани варианта. Устройството е еднакво при всички. Всеки започва с надпис „Тест“ и номер, след което вървят номерирани въпроси, а веднага след всеки въпрос стои отговорът, отделен с тире. Част от отговорите са едно-две изречения, други се разгръщат в цял абзац с обяснение. Особено ценна е още една подробност: при много от въпросите е добавена препратка към източника – съкратено обозначение на учебник или лекции с номер на страницата, а понякога и номер на въпроса от друг вариант. Така отговорът може да бъде проверен, а при нужда – разширен. Обхватът е широк и покрива целия курс. Има въпроси върху електропроводимостта и температурния коефициент на съпротивление, върху видовете химични връзки и принципа на Паули, върху енергийните зони и работната температура на полупроводниците. Голяма част е посветена на диелектриците: видовете поляризация и кои от тях са бавни със загуби, поляризацията като процес и като състояние, разликата между разряд и пробив, времеконстантата, самовъзстановяването на хартиените кондензатори, вариконди и донастройващи кондензатори. Проводниковите материали са представени чрез конкретни сплави – състав, характеристики и предназначение на манганина и нихрома, – както и с въпрос защо алуминият трудно се запоява. Има и въпроси за металните лепила и за зонното топене. Магнитните материали са застъпени с коерцитивния интензитет и с трите начина за размагнитване, включително достигането на точката на Кюри. Отделни въпроси разглеждат варистори и термистори с приложенията им, алкалните стъкла, слоестите пластмаси за печатни платки с изискваната топлоустойчивост, термореактивните и термопластичните полимери и формулата за параметричните редове. Един от въпросите изисква начертаване на графика и в отговора е приложен чертеж със словесно обяснение на характерните участъци.

Пет страници, четири раздела, сто точки – и всичко решено. Това е примерен изпитен вариант, върху който вече е работено: верните отговори са отбелязани, формулите са попълнени, елементите са описани с размерностите им, а графиките и схемите са начертани на ръка. Разпределението на точките е видно още от заглавната таблица – първите два раздела носят по около една трета от общия резултат, третият е най-кратък, а четвъртият е с осезаема тежест. Така веднага се вижда къде да отиде повечето подготовка. Първият раздел е за електропроводимостта в диелектричните материали и е най-обемният по брой задачи. В него влизат поведението на поляризационния ток след установяване на поляризациите, разчитане на графика на зависимостта му от времето, плътността на този ток с нейната размерност, връзката между тока на утечка и изолационното съпротивление, природата на самото съпротивление, индукцията и токовете в диелектрик без загуби при променливо поле, поведението на идеален кондензатор във верига, проводимостта на газовете с работа върху волт-амперна характеристика и означаване на областите с нормална и с ударна йонизация, проводимостта на течности и на твърди диелектрици с йонна структура, както и изразът за специфичната електропроводимост по дифузионния модел. Вторият раздел е посветен изцяло на магнитните свойства. Тук са изразът за индукцията във вакуум, чертането на зависимостите на намагнитването от интензитета за трите основни групи материали, понятието за домени и поведението им в слабо поле, кривата на първоначалното намагнитване с означаване на областите и обяснение на процесите, импулсната магнитна проницаемост, граничният хистерезисен цикъл с дефиниране на параметрите му, видовете загуби, тангенсът на ъгъла на магнитните загуби, температурата на Кюри и свойствата на магнитотвърдите материали. Третият раздел е кратък и практически насочен: защо в печатните платки не се използва определен проводников материал, предимствата на безоловните припои, основното свойство на благородните метали и изискванията към резистивните сплави. Четвъртият раздел е за кондензаторите – пасивни и активни елементи, волт-амперна характеристика на линеен елемент, приложения, от какво зависи капацитетът, изпитвателно напрежение, температурен коефициент на капацитета, коефициент на загубите по дадена еквивалентна схема, както и параметрите и особеностите на електролитните кондензатори. Има и бонус: към варианта е приложен допълнителен лист с начертан на ръка хистерезисен цикъл, върху който са означени и обяснени основните параметри – готово решение на една от най-скъпо оценените задачи. Типовете задачи са разнообразни: избор от няколко варианта, въпроси с повече от един верен отговор, попълване на формула и размерност, описване на елементите, чертане на графики и на схеми. За преподавателя: готов примерен вариант с разпределение на точките – за пробен изпит или за упражнение. За студента: реален изпитен вариант, решен докрай – най-бързият начин да се види какво се пита и какъв обем отговор се очаква.

Примерен изпитен вариант – с отговорите. Не просто списък със задачи, а самият вариант, върху който вече е работено: верните отговори са отбелязани, формулите са попълнени, елементите са описани, графиките са построени. Точно това търси всеки, който се готви за изпита и иска да знае не само какво ще го питат, а и как изглежда добре решен вариант. Структурата е ясна още от заглавната таблица. Четири раздела, всеки със своята тежест в точки, и обща стойност сто. Така веднага се вижда кой дял носи най-много и къде си струва да се вложи повече подготовка. Първият раздел е за загубите в диелектричните материали. В него влизат дефиниция, величината, чрез която загубите се оценяват, еквивалентна схема с векторна диаграма и означаване на елементите, изразите за специфичните загуби с техните размерности, съставът на тангенса на ъгъла на загубите, анализ на честотната зависимост при трите гранични случая и температурната зависимост, както и изразите за активните и за йонизационните загуби. Вторият раздел покрива проводниковите свойства. Тук са видът проводимост, строежът на металите и произходът на колективните електрони, изразът за подвижността, разпределението на Ферми и разчитането му по графика, температурният коефициент на специфичното съпротивление, законът на Видеман–Франц, графичната зависимост при чисти метали, влиянието на примесите, контактът между два метала и термоелектродвижещото напрежение. Третият раздел е за полупроводниковите материали и включва работа с таблица с параметри на два основни материала, валентности при полупроводникови съединения с примери, начина за измерване на чистотата и метода за изтегляне на монокристал. Четвъртият раздел е за кондензаторите: активни и пасивни елементи, волт-амперна характеристика, определения, номинално напрежение, времеконстанта, последователна еквивалентна схема по израза за пълното съпротивление и особеностите на електролитните кондензатори. Подредбата следва логиката на самия учебен курс – от поведението на диелектрика, през металите и полупроводниците, до готовия електронен елемент. Затова вариантът върши работа и като план за преговор. Типовете задачи са разнообразни и това е важно. Освен въпроси с избор има попълване на формула, описване на елементите с размерности, построяване на графика, чертане на схема и въпроси с повече от един верен отговор. Файлът е сканиран, а решенията са нанесени на ръка върху самия вариант – така се вижда и какъв обем отговор се очаква на изпита. Обемът е четири страници – достатъчно, за да покрие целия курс, и достатъчно кратко, за да се прегледа наведнъж вечерта преди изпита. За преподавателя: готов примерен вариант с разпределение на точките – удобен за подготовка на изпит или за упражнение. За студента: най-прекият начин да се подготви – реален изпитен вариант, решен докрай, с ясно кой раздел колко тежи.

Четири цели изпитни варианта, оформени точно както се предават на самия изпит, плюс пет помощни файла с готови отговори на често задавани въпроси. Примерни изпитни варианти по дисциплината материалознание. Как изглежда един вариант Всеки от четирите е на четири страници и започва с попълваща се част: група, име, фамилия, факултетен номер и дата. Веднага след нея стои таблица за оценяването, в която са посочени максималните точки за всеки от четирите раздела и общият сбор. Остава място за получените точки, така че листът се връща с попълнена оценка. Тази таблица е най-полезното нещо за подготовка: по нея веднага се вижда кой раздел тежи най-много и съответно откъде да се започне. Четирите раздела Структурата при всички варианти е една и съща, но темите се сменят, което позволява да се покрие целият учебен материал. Първият раздел е винаги за диелектриците, но при всеки вариант е избрано различно явление: загубите, поляризацията, електропроводимостта или пробивът. Вторият е за свойствата на материалите, като при различните варианти се разглеждат проводниковите, полупроводниковите или магнитните. Третият е за самите материали по групи: полупроводникови, проводникови или магнитни. Четвъртият е за електронните елементи и разглежда ту кондензаторите, ту резисторите. Така четирите варианта заедно обхващат почти цялата дисциплина, а поотделно всеки проверява различна комбинация от теми и не повтаря предходния. Видовете задачи Разнообразни и точно това е сериозното им предимство. Има задачи за дефиниции, при които трябва да се формулира понятие със свои думи. Има задачи с избор измежду няколко твърдения, при това с изрично уточнение, че верните отговори може да са повече от един. Отделна група са задачите, при които е дадена формула и се иска да бъдат описани елементите в нея, или обратното, между няколко записа трябва да се избере верният. Друга изисква чертане: характеристики, зависимости, еквивалентни схеми. Точките за всяка задача са посочени до нея, което позволява времето да се разпредели разумно. Помощните файлове Пет на брой, оформени като въпроси с кратки отговори. Въпросите са от същите теми и обхващат понятия, свойства, зависимости и сравнения между материали. При повечето е посочена и страницата от учебника или номерът на лекцията, където темата е разгледана подробно. Това ги прави удобни за бърза подготовка: прочита се краткият отговор, а ако нещо не е ясно, веднага се вижда къде да се потърси. За учащия: четири варианта, по които се вижда какво точно се пита, как се разпределят точките и какви типове задачи да се очакват. Подходящи за подготовка за изпит, за преговор по раздели, за самопроверка и за решаване в реални условия с ограничено време. За преподавателя: готови варианти с разработена точкова система, по които лесно се съставят нови комбинации от теми. Таблицата за оценяване в началото се използва направо, с променени стойности за отделните раздели.

Сканирани изпитни варианти по материалознание с нанесени върху тях решения – отбелязани отговори, дописани определения, попълнени формули и начертани графики. Материалът съдържа два примерни варианта, всеки от които е с пълна изпитна структура: таблица за данните на студента, таблица с разпределението на точките по раздели и обща сума от сто точки. Първият вариант е организиран в четири раздела. Първият е върху поляризацията и обхваща поведението на диелектрик в електрическо поле, изразите за капацитет и за поляризация с описание на елементите и размерностите, видовете поляризация и поляризуемостта, комплексната диелектрична проницаемост и честотната зависимост, температурната зависимост, времеконстантата, разграничаването на линейни и нелинейни диелектрици. Вторият раздел е върху полупроводниковите свойства: зонна теория, зонна диаграма с процеса на генерация, разпределение на Ферми с нанасяне на означения, изчисляване на броя на свободните електрони. Третият раздел разглежда полупроводниковите материали чрез сравнителна таблица с параметри, валентността на елементите в химичните съединения с примери, чистотата на материалите и метода за изтегляне на монокристали. Четвъртият е за кондензаторите – активни и пасивни елементи, волт-амперна характеристика, определения, номинално напрежение, времеконстанта, еквивалентна схема, електролитни кондензатори. Вторият вариант следва същия модел, но започва с проводниковите свойства и включва раздел за магнитните свойства с хистерезисния цикъл, както и раздел за резисторите. В него присъстват задачи за проводимостта в различни материали, за разпределението на Ферми при няколко температури, за закона на Видеман-Франц, за температурния коефициент, за контактните явления, за доменната структура и за параметрите на намагнитването. Материалът е подходящ за подготовка за изпит или за контролно, за запознаване с формата на изпитната работа и за самопроверка след самостоятелно решаване. Основното му предимство е, че показва не само въпросите, но и как изглежда попълнена работа. Вижда се какъв обем се очаква при задачите с описание на елементите на формула, докъде стига обяснението при въпросите с обосновка и как се нанасят означенията върху дадена графика. Ценно е и присъствието на две различни разпределения на точките по раздели. Така се вижда кои теми носят най-много точки и къде си струва да се насочи подготовката. Полезно е и разнообразието от типове задачи – с избираем отговор, с попълване, с чертане, с извеждане на размерности и с кратко обяснение. Подготовката по всеки от тях изисква различно умение, а тук те са събрани на едно място.