Universität Regensburg - Fakultät Physik - Studium --- Vorlesungsinhalte

Physik II - Elektrodynamik (4 st.)

Stand Juli 2003; → zurück zur Übersicht


I) Einleitung

  1. Kräfte zwischen ruhenden Ladungen: Elektrostatik
  2. Kräfte zwischen bewegten Ladungen: Magnetostatik
  3. Das elektromagnetische Feld

II) Grundlagen der Elektrostatik

  1. Das Coulomb'sche Gesetz
  2. Das elektrische Feld
  3. Arbeit und potenzielle Energie
  4. Das elektrostatische Potenzial
  5. Das Gauss'sche Gesetz der Elektrostatik

III) Anwendungen der Elektrostatik

  1. Kräftegleichgewicht im elektrostatischen Feld
  2. Elektrisches Feld einer geladenen Platte
  3. Elektrisches Feld zwischen parallelen Platten
  4. Der lange Draht und das Koaxialkabel
  5. Elektrisches Feld einer homogen geladenen Kugel
  6. Leiter im elektrischen Feld
  7. Der Faradaykäfig
  8. Die Energiedichte im elektrischen Feld

IV) Isolatoren im elektrischen Feld

  1. Induziertes und permanentes Dipolmoment
  2. Induzierte Polarisation und elektrische Felder im Dielektrikum
  3. Feldenergie im Dielektikum
  4. Piezo- und Ferroelektrizität

V) Elektrischer Strom

  1. Die Stromdichte und die Ladungserhaltung
  2. Elektrische Leitfähigkeit und das Ohm'sche Gesetz
  3. Mikroskopisches Modell der Leitfähigkeit
  4. Elektronenleitung in Metallen und Halbleitern
  5. Ionenleitung in Flüssigkeiten - Elektrolyse
  6. Dissipation von elektrischer Leistung durch Widerstände
  7. Kirchhoff'sche Gesetze

VI) Magnetostatik

  1. Das Ampere'sche Gesetz
  2. Das Magnetfeld konstanter Ströme (mit verschiedenen Beispielen)
  3. Die magnetische Kraft auf einen stromdurchflossenen Draht
  4. Bewegte Ladungen in einem magnetischen Feld
  5. Der Hall-Effekt

VII) Magnetische Induktion

  1. Das Faraday'sche Gesetz
  2. Beispiele für Induktionsphänomene
  3. Gegenseitige- und Selbstinduktion
  4. Die Energiedichte im Magnetfeld
  5. Der Transformator

VIII) Wechselstromlehre

  1. Komplexe Widerstände
  2. Hoch- und Tiefpässe
  3. Der elektrische Schwingkreis
  4. Erzwungene Schwingungen
  5. Selbsterregte Schwingungen

IX) Magnetische Materie

  1. Magnetische Dipole und Magnetisierung
  2. Atomare magnetische Dipole (klassisch)
  3. Para- und Diamagnetismus
  4. Ferromagnetismus und magnetische Hysterese

X) Elektromagnetische Wellen

  1. Die Erweiterung des Ampere'schen Gesetzes: Verschiebungsströme
  2. Die Maxwellgleichungen
  3. Wellenausbreitung im Vakuum
  4. Geführte elektromagnetische Wellen
  5. Wellenwiderstand
  6. Energietransport durch elektromagnetische Wellen: Der Poyntingvektor
  7. Abstrahlung elektromagnetischer Wellen


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-, Flächen und Volumenintegrale, Divergenz und Rotation, Sätze 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. Demtröder: Experimentalphysik II