D. Michel

D. Michel (handschriftliches Manuskript)
Vorlesung Experimentalphysik
Teil 3: Elektrodynamik
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.3.1.
1.3.2.
1.3.3.
1.3.4.
1.3.5.
1.4.
1.4.1.
1.4.2.
1.5.
1.5.1.
1.5.2.
1.5.3.
1.6.
1.6.1.
1.6.2.
1.6.3.
1.6.4.
1.6.5.
1.7.
1.7.1.
1.7.2.
1.8.
1.9.
2.
2.1.
2.1.1.
2.1.2.
2.1.3.
2.1.4.
2.1.5.
2.2.
2.2.1.
2.2.2.
2.2.3.
2.2.4.
2.2.5.
2.2.5.1.
2.2.5.2.
2.2.5.3.
Seite
Elektrostatik
Elektrische Ladungen
Das elektrische Feld. Feldstärke
Elektrischer Fluß
Definition
Gauß-Ostrogradski-Satz
Versuche
Influenz
Zusammenfassung: Ladungen als Quellen des elektrischen Feldes
Elektrostatisches Potential
Definition
Elektrische Spannung
Elektrisches Feld und Potential für spezielle Ladungsverteilungen
Punktladung q im Koordinatenursprung
Elektrische Spannung zwischen entgegengesetzt geladenen Platten
(Metallplatten): Plattenkondensator
Kugelkondensator
Dielektrika im elektrischen Feld
Beschreibung des Effektes
Dielektrische Polarisation
Die Gleichungen des elektrostatischen Feldes in der Materie
Kondensatoren mit Dielektrika
Elektrische Feldenergie im Dielektrikum
Atomare Grundlagen von Ladungen und elektrischen Momenten
Elementarladung
Molekulare Dipolmomente
Unstetigkeiten der elektrischen Flußdichte (dielektrischen Verschiebung)
an der Grenzfläche zweier Dielektrika. Brechungsgesetz für Feldlinien
Das elektrische Feld der Erde und ihrer Atmosphäre
1
1
3
8
8
9
10
13
14
15
15
16
16
16
Stationäre Ströme
Stromstärke
Strom als Ladungstransport
Ohmsches Gesetz
Anwendung des Ohmschen Gesetzes
Stromdichte. Kontinuitätsgleichung.
Andere Formulierung des Ohmschen Gesetzes
Kirchhoffsche Regeln
Mechanismus der elektrischen Leitung
Metallische Leitung. Elektronentransport in Metallen
Halbleiter
Photoleitung
Elektrolytische Leitung
Stromtransport in Gasen. Gasentladungen
Ladungsträger und ihre Erzeugung
Ladungsträgerkonzentration
Strom-Spannungs-Kennlinie eines ionisierten Gases
Typen von Gasentladungen
43
43
43
44
46
17
21
26
26
27
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31
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33
33
34
38
41
47
49
56
56
58
58
59
62
62
64
67
2.3.
2.3.1.
2.3.2.
2.3.3.
2.3.4.
Stromquellen
Galvanische Elemente
Akkumulatoren
Chemische Brennstoffzellen
Thermische Stromquellen
71
71
74
75
76
3.
3.1.
79
3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.
3.4.
3.4.1.
3.4.2.
3.4.3.
3.4.4.
Statische Magnetfelder
Zur Einführung und Begriffsbildung: Magnete. Polstärke. Feldgrößen.
Kräfte im Magnetfeld
Permanentmagnete. Magnetische Pole
Kräfte auf Ladungen im Magnetfeld B
Kräfte auf stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld B
Magnetfeld stationärer Ströme
Magnetfeld eines geradlinigen Stromleiters
Zur Festlegung der Konstante. Kräfte zwischen zwei parallelen Leitern
Drehmoment T auf Leiterschleife im Magnetfeld B
Hall-Effekt. Messung der magnetischen Flußdichte B
Magnetfeld der Erde: Magnetfeldmessung
Zusammenhang zwischen Strom und Magnetfeld. Ampèresches Gesetz
Beispiele zur Berechnung von Magnetfeldern beliebiger Stromverteilungen mit dem Ampereschen Gesetz
Geradliniger stromdurchflossener Leiter (Zylinder mit Radiuas ro)
Stromdurchflossene lange Spule
Toroid (Ringspule)
Biot-Savart-Gesetz
Magnetfeld eines beliebigen stromdurchflossenen Drahtes
Anwendung: Kreisförmige Stromschleife
Lange Spule mit dichter Wicklung: Feld auf Symmetrieachse
Helmholtz-Spulenpaar
4.
4.1.
4.1.1.
4.1.2.
4.1.3.
4.1.4.
4.2.
4.2.1.
4.2.2.
4.2.3.
4.2.4.
4.3.
Magnetische Induktion. Zeitliche veränderliche Felder
Induktionsgesetz
Grundversuche
Faradaysches Induktionsgesetz
Lenzsche Regel
Wirbelströme
Selbstinduktion L
Zur Definition von L
Beispiele zur Berechnung von L
Ein- und Ausschalten von Gleichströmen
Energie und Energiedichte im Magnetfeld
Gegeninduktion. Gegeninduktivität
109
109
113
113
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116
117
119
120
123
5.
5.1.
126
5.2.
5.2.1.
5.2.2.
5.2.3.
5.3.
5.3.1.
5.3.2.
Magnetische Felder in Stoffen
Demonstration allgemeiner Gesetze zum Magnetfeld im Inneren der
Stoffe
Magnetisierung
Freie und gebundene Ströme
Magnetische Momente. Magnetisierung
Entmagnetisierung
Magnetismus
Diamagnetismus
Paramagnetismus
6.
6.1.
6.2.
6.2.1.
Wechselströme
Erzeugung von Wechselströmen
Wechselstrom
Darstellung
138
138
140
140
3.1.1.
3.1.2.
3.1.3.
3.2.
3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.2.4.
3.2.5.
3.2.6.
3.3.
79
79
83
84
85
85
86
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90
93
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105
105
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126
128
128
129
130
134
134
135
6.2.1.
6.2.2.
6.2.3.
6.2.4.
6.3.
6.3.1.
6.
.
Leistung des Wechselstromes Pel
140
Komplexe Wechselstromrechnung
Anwendungen zur komplexen Widerstandsberechnung
Elektromagnetische Schwingungen
Der Schwingkreis
Wechselstromwiderstände
144
146
151
151
154