Experimentalphysik II - Elektrodynamik Version Jan.24
I) Einleitung
- Kr?fte zwischen ruhenden Ladungen: Elektrostatik
- Kr?fte zwischen bewegten Ladungen: Magnetostatik
- Das elektromagnetische Feld
II) Grundlagen der Elektrostatik
- Das Coulomb'sche Gesetz
- Das elektrische Feld
- Arbeit und potenzielle Energie
- Das elektrostatische Potenzial
- Das Gauss'sche Gesetz der Elektrostatik
III) Anwendungen der Elektrostatik
- Kr?ftegleichgewicht im elektrostatischen Feld
- Elektrisches Feld einer geladenen Platte
- Elektrisches Feld zwischen parallelen Platten
- Der lange Draht und das Koaxialkabel
- Elektrisches Feld einer homogen geladenen Kugel
- Leiter im elektrischen Feld
- Der Faradayk?fig
- Die Energiedichte im elektrischen Feld
IV) Isolatoren im elektrischen Feld
- Induziertes und permanentes Dipolmoment
- Induzierte Polarisation und elektrische Felder im Dielektrikum
- Feldenergie im Dielektikum
- Piezo- und Ferroelektrizit?t
V) Elektrischer Strom
- Die Stromdichte und die Ladungserhaltung
- Elektrische Leitf?higkeit und das Ohm'sche Gesetz
- Mikroskopisches Modell der Leitf?higkeit
- Elektronenleitung in Metallen und Halbleitern
- Ionenleitung in Flüssigkeiten - Elektrolyse
- Dissipation von elektrischer Leistung durch Widerst?nde
- Kirchhoff'sche Gesetze
VI) Magnetostatik
- Das Ampere'sche Gesetz
- Das Magnetfeld konstanter Str?me (mit verschiedenen Beispielen)
- Die magnetische Kraft auf einen stromdurchflossenen Draht (Elektromotor)
- Bewegte Ladungen in einem magnetischen Feld
- Der Hall-Effekt
VII) Magnetische Induktion
- Das Faraday'sche Gesetz
- Beispiele für Induktionsph?nomene
- Gegenseitige- und Selbstinduktion
- Die Energiedichte im Magnetfeld
- Der Transformator
VIII) Wechselstromlehre
- Komplexe Widerst?nde
- Hoch- und Tiefp?sse
- Der elektrische Schwingkreis
- Erzwungene Schwingungen
- Selbsterregte Schwingungen
IX) Magnetische Materie (rein ph?nomenologisch)
- Magnetische Dipole und Magnetisierung
- Atomare magnetische Dipole (klassisch)
- Para- und Diamagnetismus
- Ferromagnetismus und magnetische Hysterese
X) Elektromagnetische Wellen
- Die Erweiterung des Ampere'schen Gesetzes: Verschiebungsstr?me
- Die Maxwellgleichungen
- Wellenausbreitung im Vakuum
- Geführte elektromagnetische Wellen
- Wellenwiderstand
- Energietransport durch elektromagnetische Wellen: Der Poyntingvektor
- Abstrahlung elektromagnetischer Wellen
XI) Spezielle Relativit?tstheorie
Bei dieser Vorlesung ist es schwer, optionale Teile anzugeben, da das meiste unverzichtbar erscheint.
Voraussetzungen:
Komplexe Zahlen (Exponentialfunktion!); Differenzieren und Integrieren in einer Dimension
In der Vorlesung eingeführte mathematische Hilfsmittel:
Partielle Ableitungen, Gradient und Potenzial, Linien-, Fl?chen und Volumenintegrale, Divergenz und Rotation, S?tze von Gauss und Stokes
Literatur:
E.M. Purcell: Electricity and Magnetism (Berkeley Physics Course II)
R.P. Feynman: The Feynman lectures on Physics II
W. Demtr?der: Experimentalphysik II