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Physik Grundkurs II
Zur 17. Vorlesung am Donnerstag, 07.01.2010
Inhalt in Stichpunkten:
Beispiel für Anwendung von Serien- und Parallel-Schwingkreis: Sperr-Filter“; Der Maxwellsche
”
Verschiebungsstrom; Maxwell-Ampèresches-Gesetz; Umwandlung der Maxwell-Gleichungen von der
Integralform in die differentielle Form mit dem Integralsatz von Gauß und mit dem Satz von Stokes;
Maxwell-Gleichungen in differentieller Form.
Fragen zum Verständnis:
17-1.)
Eine Magnetfeldlinie ringelt sich zu einem Kreis. Was würde man erwarten,
das an einer beliebigen Stelle innerhalb des Rings diesen durchläuft? (a) eine
elektrische Feldlinie, (b) ein elektrischer Strom, (c) eine sich zeitlich ändernde
elektrische Feldlinie, (d) ein elektrischer Strom
und/oder eine sich zeitlich ändernde elektrische
Feldlinie.
17-2.) Ein Draht verbindet wie skizziert zwei entgegengesetzt geladene
Platten (die Anordnung ist ein Kondensator). Ein MagnetnadelKompass befindet sich wie gezeigt außerhalb der Platten. Wird der
Schalter geschlossen, wodurch die Platten sich über den Draht entladen
können, gibt es momentan einen Strom im Draht. Man würde daher
erwarten, dass der Kompass irgendwie beeinflusst wird. Wird er das?
17-3.)
Die Abbildung zeigt die elektrische Feldstärke E als Funktion der
Zeit für vier homogene elektrische Felder in identischen kreisförmigen
Raumbereichen zwischen den Platten eines Plattenkondensators. Wie
ist die Reihenfolge der induzierten Magnetfelder am Rand des Bereichs?
17-4.) Die Abbildung zeigt eine Platte eines Plattenkondensators vom
Zwischenraum zwischen den Platten aus gesehen. Die gestrichelten
Linien zeigen vier Integrationswege (Weg b folgt dem Rand der Platte).
H
~ · d ~s entlang dieser Wege
Welche Reihenfolge gilt für das Integral C B
während der Entladung des Kondensators?
17-5.)
Die Abbildung zeigt einen Plattenkondensator und einen Strom in
den Anschlussleitungen, der den Kondensator entlädt. Zeigen (a) das
elektrische Feld und (b) der Verschiebungsstrom zwischen den Platten
nach links oder nach rechts? (c) Zeigt das Magnetfeld im Punkt P in
die Zeichenebene oder aus der Zeichenebene heraus?
17-6.) Die Abbildung (a) zeigt einen Kondensator mit runden
Platten beim Laden. Punkt a (in der Nähe einer der
Anschlussleitungen) und Punkt b (im Zwischenraum
zwischen den Kondensatorplatten) sind gleich weit von der
zentralen Achse entfernt, dasselbe gilt für Punkt c (etwas
weiter von der Zuleitung entfernt) und Punkt d (zwischen den Kondensatorplatten, aber
außerhalb). In der Abbildung (b) zeigt eine der Kurven den Verlauf der Feldstärke des
Magnetfelds innerhalb und außerhalb der Zuleitung als Funktion des Abstands r von der
zentralen Achse. Die andere Kurve zeigt den Verlauf der Feldstärke des Magnetfelds innerhalb
und außerhalb des Kondensators als Funktion des Abstands r von der zentralen Achse. Welcher
der drei Punkte auf den Kurven entspricht welchem der vier Punkte in der Abbildung (a)?
17-1.) (d). 17-2.) nein; die Effekte ds Leitungsstroms und des sich zeitlich ändernden elektrischen Felds heben sich
auf. 17-3.) d (Null), b, c, a. 17-4.) d, c, b (alle gleichauf), dann a. 17-5.) (a) nach rechts, (b) nach links, (c) hinein.
17-6.) 1 ↔ a; 2 ↔ b; 3 ↔ c,d.
Fragen 1 und 2 aus Epstein: Denksport Physik, Fragen 3 bis 6 aus Halliday-Resnick-Walker: Physik.