Einführung in die Elektrodynamik (2/1)Wahlpflichtfach im Diplomstudiengang Angewandte InformatikH. Solbrig(1 LE = 45 min) |
| A. Experimentelle Grundlagen und Darstellung in der Theorie (6 LE) |
| 1. Ruhende Ladungen Punktladung, Coulomb-Kraft, Superposition der Kräfte, elektrisches Feld einer Punktladung, Superposition der Felder, Ladungsdichte. |
| 2. Stationäre Ströme Ladungserhaltung, wie ist der Strom I auf die Fläche S verteilt ? Stromdichte ist ein Vektor, Kraft zwischen geraden Strömen, magnetisches Feld eines geraden Stroms, Stromring und Spule, Lorentz-Kraft. |
| 3. Elektromagnetisches Feld (E,B) Schema der Wechselbeziehungen zwischen den Feldern E und B, Induktionseffekte, Verschiebungsstrom, elektromagnetische Wellen. |
| 4. Polarisierbare Materialien Plattenkondensator mit und ohne Dielektrikum, atomare Dipole des Dielektrikums, welche Ladungen erzeugen das E-Feld im Plattenkondensator mit Dielektrikum ? Mikrofeld und Makrofeld. |
| 5. SI-System und Gauss-System |
| B. Felder in der Theorie (4 LE) |
| 1. Gradient eines Skalarfeldes Äquipotentialflächen, Gradient und Nabla-Operator, Gradient steht senkrecht auf den Äquipotentialflächen, große Gradienten bei dichten Äquipotentialflächen. |
| 2. Feldlinien eines Vektorfeldes Tangente und Feldrichtung, Feldliniendichte und Feldbetrag. |
| 3. Quellstärke und Quelldichte Quellstärke eines Gebiets V, Quelldichte am Ort r, |
| 4. Divergenz und Integralsatz von Gauss Divergenz ist Quelldichte, Quellstärke und Volumenintegral der Quelldichte. |
| 5. Wirbelstärke und Wirbeldichte Wirbelstärke entlang eines Wegs C, Wirbeldichte am Ort r, |
| 6. Rotation und Integralsatz von Stokes Rotation liefert Wirbeldichte, Wirbelstärke und Flächenintegral der Wirbeldichte. |
| C. Felder einfacher Ladungsverteilungen (4 LE) |
| 1. Quelldichte des elektrostatischen Feldes einer Punktladung, einer kontinuierliche Ladungsverteilung, erste MAXWELL-Gleichung. |
| 2. Kugelsymmetrische Ladungsverteilung homogen geladene Kugel. |
| 3. Ebene Ladungsverteilung zwei ebene Ladungverteilungen bilden einen Plattenkondensator. |
| 4. Elektrischer Dipol Konstruktion aus Punktladungen, Fernfeld. |
| D. Elektrostatisches Potential (3 LE) |
| 1. Coulomb-Potential elektrisches E-Feld als Potential-Gradient, Spannung als Potential-Differenz. |
| 2. Nur wirbelfreie Felder haben Potentiale Umlaufspannung, Wegunabhängigkeit. |
| 3. Überlagerung von Coulomb-Potentialen Poisson-Gleichung, spezielle Lösung. |
| 4. Metalloberflächen
bewegliche Elektronen, Oberflächenladungen, Methode der Bildladungen.
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| E. Magnetfelder stationärer Ströme (4 LE) |
| 1. Wirbel und Quellen des B-Feldes gerader Draht, vierte MAXWELL-Gleichung, Quellfreiheit. |
| 2. Vertorpotential B-Feld als Wirbelfeld des A-Feldes, Eichung, Poisson-Gleichung und spezielle Lösung. |
| 3. Biot-Savartsches Gesetz Ströme in dünnen Drähten, |
| 4. Beispiele
Kreisströme, strodurchflossene Flächen, unendlich langer Draht.
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| F. Magnetostatik (2 LE) |
| 1. Magnetisierungsströme magnetische Dipoldichte, Stabmagnet, Magnetisierungsstromdichte. |
| 2. Das H-Feld Analogie zur Elektrostatik, Stabmagnet. |
| G. Feldenergie (1 LE) |
| 1. Feldenergiedichte elektrostatisches Feld. |
| 2. Plattenkondensator und Feldenergie Zusammenhang mit der Arbeit zur Erzeugung einer Feldverteilung. |
| H. Induktionsgesetz und Maxwellsche Ergänzung (6 LE) |
| 1. Induktionsgesetz wichtig: zeitliche Änderung des magnetischen Flusses, dritte MAXWELL-Gleichung, Äquivalenzen mit Kraft auf bewegte Ladungen. |
| 2. Selbstinduktion lange Spule als Ausgangspunkt, Spule und Kondensator im Wechselstromkreis, komplexe Darstellung. |
| 3. Verschiebungsstrom Plattenkomndensator laden, zweite MAXWELL-Gleichung. |
| 4. Wellengleichung harmonisch periodische ebene elektromagnetische Wellen im Vakuum, Richtungsbeziehungen, Ausbreitungsvorgang, Phasengeschwindigkeit. |
Bücher neben der Vorlesung |
