als PDF - Theoretische Physik
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Kursvorlesung Theoretische Physik II „Elektrodynamik“ Prof. Michael Bonitz, ITAP, CAU, SS 2017 I. Einführung 1. 2. II. Gegenstand der Elektrodynamik Historische Bemerkungen Grundbegriffe und Grundgleichungen der E-Dynamik 1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Ladungen und Ströme Ladungen und Ladungsdichte Math. Einschub: Distributionen. δ-Funktion Strom und Stromdichte Ladungserhaltung. Kontinuitätsgleichung Math. Einschub: Satz von Gauß. Divergenz 2. 2.1 2.2 2.3 Mathematische Beschreibung von Vektorfeldern Rotor. Potential. Satz von Stokes Fundamentalsatz der Vektoranalysis Math. Einschub: wichtige Eigenschaften von div, grad und rot 3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Die Maxwell-Gleichungen Quellen des elektrischen Feldes. Coulombgesetz Technischer Einschub: Einheitensysteme der ED Quellen des Magnetfeldes Wirbel des elektrischen Feldes Wirbel des Magnetfeldes 4. 4.1 4.2 *4.3 4.4 Energie und Impuls des EM Feldes Mechanische Energie- und Impulsbilanz Energiebilanz Impulsbilanz Zusammenfassung und Anwendungen 5. 5.1 5.2 Elektromagnetische Potentiale und Eichung Skalares und Vektorpotential. Bewegungsgleichungen Eichinvarianz. Lorentz- und Coulomb-Eichung III. Das zeitunabhängige elektromagnetische Feld 1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Elektrostatik Grundlegende Anwendungen und Lösungsmethoden Lösung der Poisson-Gleichung Multipolentwicklung Energie des elektrostatischen Feldes Ladungen im externen elektrostatischen Feld 2. 2.1 2.2 *2.3 2.4 2.5 Magnetostatik Grundgleichungen Anwendungen und Lösungsmethoden Magnetische Multipolentwicklung Magnetisches Moment im externen Magnetfeld Energie des magnetostatischen Feldes IV. 1. 1.1 1.2 1.3 1.4 Elektromagnetische Wellen Freie Wellen Ebene EM Wellen Monochromatische ebene Wellen Superposition ebener monochromatischer Wellen. Spektralanalyse Kugelwellen 2. Erzeugung EM Wellen 2.1 Allgemeine Lösung der inhomogenen Wellengleichung *2.2 EM Strahlung einer bewegten Punktladung. Lienard-WiechertPotentiale *2.3 EM Strahlung einer entfernten Quelle. Mulipolstrahlung V. Spezielle Relativitätstheorie 1. 1.1 1.1.1 1.1.2 Historische Einführung Das Relativitätsprinzip Relativitätsprinzip und Newtonsche Mechanik. Galilei-Transformation Relativitätsprinzip und Elektrodynamik 2. 2.1 2.2 2.3 2.4 Grundlagen der relativistischen Kinematik Einsteins Postulate Einsteins Raum-Zeit. Lorentz-Transformation 4-Vektoren Relativistische Kinematik. Geschwindigkeits-Addition *3. *3.1 *3.2 *3.3 Relativistische Dynamik Lagrange-Funktion. Prinzip der kleinsten Wirkung Impuls. Masse. Energie Relativistische Bewegungsgleichung *3.4 *3.5 *3.6 *VI. Kovariante Formulierung der ED Relativistische Feld-Materie-WW ⃗ ,B ⃗ Lorentz-Transformation der Felder E Elektrodynamik in Materie mit * gekennzeichnete Kapitel müssen wegen des verkürzten Semesters voraussichtlich wegfallen. Auf Wunsch werden dazu Zusatzvorlesungen angeboten. Zu VI. Gibt es die Spezialvorlesung „Teilchen und Felder I (Plasmatheorie)“ Literaturempfehlungen Lehrbücher: (1) L. D. Landau, E. M. Lifshitz, „Theoretische Physik“, Bd. 2 „Klassische Feldtheorie“ (2) R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, “Feynman Lectures”, Bd. I – II (3) I. D. Jackson, “Klassische Elektrodynamik” (4) S. Flügge, „Rechenmethoden der Elektrodynamik“ (5) T. Fließbach, „Elektrodynamik“ (6) W. Greiner, „Klassische Elektrodynamik“ (7) D.J. Griffiths, „Elektrodynamik“, Pearson 2011 Historische Texte: (8) A. Sommerfeld, „Elektrodynamik“ (9) J. C. Maxwell, „Lehrbuch der Elektrizität und des Magnetismus“, Springer. Berlin 1883, Bd. 1, 2 (Engl. Ausgabe 1873) (10) M. Born, „Die Relativitätstheorie Einsteins“, Springer 1064 (s. Aufl. 1920) (11) A. Einstein, „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“, Ann. Physik 4. Folge, Bd. 17 (1905), S. 891 – 641; „Ist die Trägheit eines Körpers von seinen Energieinhalt abhängig?“, ibid, S. 639 - 641
