Theoretische Physik 3: Elektrodynamik (4/2)Diplomstudiengang PhysikH. Solbrig(1 LE = 45 min) |
| 1. Elektrostatisches Feld |
| 1.1 Felder hochsymmetrischer Ladungsverteilungen (5 LE) Coulomb-Feld, Ladungen sind Quellen des Feldes, Ladungsdichte, Deltafunktion, homogen geladene Kugel, gleichmäßig geladene Ebene. |
| 1.2 Elektrostatisches Potential (7 LE) Coulomb-Potential, von der Ladungsverteilung zum Potential, Multipolentwicklung des Potentials, elektrostatische Felder an Grenzflächen, Poisson-Gleichung und Potentialgleichung, Methode der Bildladungen, Potentialtheorie, wirbelfreie Felder besitzen Potentiale, Vektorfelder sind festgelegt durch ihre Quellen, Wirbel und Randbedingungen. |
| 1.3 Feldenergie (2 LE) Selbstenergie und Wechselwirkungsenergie, drei äquivalente Formen der Feldenergie einer Ladungsverteilung. |
| 1.4 Kondensatoren (2 LE) Plattenkondensator, Kugelkondensator, Kapazitätskoeffizienten beliebiger Leiteranordnungen. |
| 1.5 Elektrische Dipole (2 LE) Potential und Feld, Drehmoment und Kraft im äußeren Feld, Dipolschicht. |
| 2. Magnetfelder stationärer Ströme |
| 2.1 Strom (1 LE) Ladungserhaltung, |
| 2.2 Magnetfelder stationärer Ströme in dünnen Drähten (3 LE)
Kraft zwischen zwei parallelen, unendlich langen Strömen, magnetisches Induktionsfeld, Biot-Savart-Gesetz, Quellfreiheit und Wirbel des Induktionsfeldes, Lorentz-Kraft. |
| 2.3 Magnetische Dipole (2 LE) Dipolmoment, Fernfeld einer lokalen, stationären Stromverteilung, Kreisstrom und lange Spulen, magnetische Dipolschicht. |
| 2.4 Vektorpotential (2 LE) Induktionsfeld als Wirbelfeld eines Vektorpotentials, Eichtransformation, Beispiel: unendliche, stromdurchflossene Ebene, Beispiel: Vektorpotential einer lokalen Stromverteilung. |
| 2.5 Magnetischer Dipol im äußeren Feld (1 LE) Drehmoment und Larmor-Präzession, resultierende Kraft. |
| 3. Statische Felder in Materialien |
| 3.1 Mikroskopische und makroskopische elektrostatische Felder (1 LE) atomare Ladungen und Dipole, Mittelwerte über Bereiche mit genügend vielen Atomen. |
| 3.2 Dielektrika (2 LE) elektrisches Feld E, Verschiebungsfeld D und Polarisationsfeld P, Maxwell-Geleichungen für elektrostatische Felder in Materialien, Materialgrenzflächen. |
| 3.3 Materialgleichungen (3 LE) Polarisierungsmechanismen, atomare Polarisierbarkeit, Parelektrika, Kondensator mit Dielektrikum. |
| 3.4 Elektrostatische Feldenergie mit Materialien (1 LE) Induzierter Dipol, Energiedichte. |
| 3.5 Magnetostatik (4 LE) Magnetfelder ohne makroskopischen Ladungsströme, Induktionsfeld B, magnetisches Feld H und Magnetisierungsfeld M, Materialgleichungen, Materialoberflächen, Stabmagnet. |
| 4. Induktionsgesetz und Maxwellsche Ergänzung |
| 4.1 Vollständige Maxwellsche Gleichungen (3 LE) induzierte Spannung, Lenzsche Regel, Verschiebungsstrom, Maxwell-Gleichungen, elektromotorische Kraft und Bezugssystem, langsam bewegte Ladungen. |
| 4.2 Induktive Kopplung von Stromkreisen (2 LE) Selbst- und Gegeninduktivität, lange Spulen, Transformator. |
| 4.3 Wechselstromkreis (1 LE) Impedanz, Wirk- und Blindwiderstand, Wechselstromleistung, Schwingkreis (Analogie zur Mechanik). |
| 5. Elektromagnetische Felder beliebig zeitabhängiger Ladungs- und Stromverteilungen |
| 5.1 Energie (2 LE) Energiedichte und Energiestromdichte, Wechselwirkung zwischen Stromschleifen. |
| 5.2 Skineffekt |
| 5.3 Elektromagnetische Wellen in homogenen Materialien (3 LE) Wellengleichung, Phasengeschwindigkeit, Brechungsindex, ebene Wellen, Kugelwellen, Telegraphengleichung. |
| 5.4 Abstrahlung elektromagnetischer Wellen (5 LE) retardierte Potentiale, Greensche Funktion, ebene Wellen in der Strahlungszone, Felder in der Nahzone, Strahlungsdruck. |
| 5.5 Streuung elektromagnetischer Wellen (2 LE) Thomson-Streuung. |
| 6. Zusammemfassung (2 LE) |
Bücher neben der Vorlesung |
