Kapitel 1 Einleitung

Kapitel 1
Einleitung
Geschichte Elektrische und magne2sche Phänomene im Altertum -­‐ Reibungselektrizität von Bernstein -­‐ Magne9smus von Magne9t -­‐ Römer: Elektroschock-­‐Therapie mit ZiAerfischen -­‐ China: Erdmagne9smus zur Richtungsbes9mmung Bernstein = fossiles Harz Magne9t Elektrizität & Magne2smus als getrennte Phänomene -­‐ 1600: W. Gilbert ... Erde = Magnet mit Nord-­‐ und Südpol -­‐ 1733: C. du Fay ... zwei Sorten von elektrischer Ladung „Gas-­‐ und Harzelektrizität“ B. Franklin/ C. Lichtenberg ... posi9ves/ nega9ves Vorzeichen -­‐ 1785: Coulombsches Gesetz -­‐ 1800: A. Volta ... Voltasche Säule = erste BaAerie Gilberts kugelförmiger Magnet Terrella Drehwaage von Coulomb Voltasche Säule Elektrizität & Magne2smus werden vereint -­‐ 1820: H.C. Oersted ... Strom erzeugt dazu senkrechte Kraa auf Magnetnadel -­‐ 1820 -­‐ 1825: A.M. Ampère ... Grundlagen der Magnetosta9k durch Messungen: Ströme à Magneceld -­‐ 1831: M. Faraday ... magne9sche Induk9on zeitlich variierendes Magneceld à elektr. Feld / Strom -­‐ 1852: M. Faraday: Nahwirkung staA Fernwirkung Felder staA Kräae à Magneceld (à Gravita9onsfeld) 1 Ampère-­‐Defini9on Wechselstromgenerator 1864: James Clerk Maxwell Maxwell-­‐Gleichungen = Feldgleichungen des elektromagne9schen Feldes elektrisches Feld E <-­‐-­‐-­‐> magne9sche Induk9on B Hilfsfelder für Materie: dielektrische Verschiebung D & Magneceld H Vakuum: B = μ0 H & D = ε0 E (à SI System) ∇⋅D = ρ
∇⋅B = 0
∇ × E = − ∂B
∂t
∇×H = j +
… Gaußsches Gesetz
… keine magnetischen Monopole
… Faradaysches Induktionsgesetz
∂D
∂t
… Amperesches Gesetz &
Maxwellscher Verschiebungsstrom
... Quellen und Wirbel des elektromagne9schen Feldes Vermutung: Licht = elektromagne9sche Welle 1864: Heinrich Hertz: Nachweis elektromagne9scher Wellen Äther = hypothe9sches Ausbreitungsmedium 1881: Michelson-­‐Morley-­‐Experiment Konstanz der Lichtgeschwindigkeit unabhängig von Beobachter und Quelle à absolutes Bezugssystem Äther exis9ert nicht 1905: A. Einstein ... speziellen Rela9vitätstheorie Michelson-­‐Morley-­‐Experiment Einordnung in die vier fundamentalen Wechselwirkungen (Kernkraft)
(β - Zerfall)
(Quarks / Gluonen)
Standardmodell quan9sierte Theorien (aus Wikipedia) ⎧⎪ QED
Photonen ⎫⎪
Z,W+Bosonen ⎬ Wechselwirkung!vermittelnde!Austauschteilchen!der! ⎨ SW
⎪⎩ QCD
⎪⎭
! Gluonen
Higgs-­‐Teilchen erzeugen Masse durch Symmetriebrechung Einordnung in die vier fundamentalen Wechselwirkungen (Kernkraft)
(β - Zerfall)
(Quarks / Gluonen)
Standardmodell (GUT) quan9sierte Theorien (aus Wikipedia) ⎧⎪ QED
Photonen ⎫⎪
Z,W+Bosonen ⎬ Wechselwirkung!vermittelnde!Austauschteilchen!der! ⎨ SW
⎪⎭
⎪⎩ QCD
! Gluonen
Higgs-­‐Teilchen erzeugen Masse durch Symmetriebrechung kursiv: Theorien im frühen Stadium der Entwicklung Inhalt 1. Einleitung 2. Elemente der Vektoranalysis 3. Elektrosta9k 4. Elektrische Felder in Materie 5. Magnetosta9k 6. Elektrodynamik: Die Maxwellschen Gleichungen 7. Spezielle Rela9vitätstheorie 8. Anwendungen der Maxwellschen Gleichungen