Theoretical Physics II: Electrodynamics

G. Morigi mit M. Bienert, C. Arenz, J. Baltrusch, S. Blum, R. Betzholz und K. Rojan

Vorlesung:

Do 12:15-13:45, Gebäude C6 4, Großer Hörsaal
Fr 8:30-10:00, Gebäude C6 4, Hörsaal I
Beginn: 18.10.2012

Übungen:

Gruppe A: Do 8:30 - 10:00, Geb. E 2 6, Raum 1.06; Betreuer: Ralf Betzholz
Gruppe B: Do 8:30 - 10:00, Geb. E 2 5 (Mathe), SR 3; Betreuer: Susanne Blum
Gruppe C: Fr 14:00 - 15:30, Geb. E 2 4 (Mathe), Raum 215; Betreuer: Christian Arenz
Tutorium: Mo 10:15-11:45, Geb. C 6 3, Hörsaal I

Klausuren:

1. Klausur: Do, 21.02.2013, 9:30-12:30, Geb. C6.3 Großer HS
2. Klausur: Di, 12.03.2013, 9:30-12:30, Geb. C6.3 Großer HS

Die Ergebnisse der 2. Klausur hängen ab sofort aus: Schwarzes Brett im 4. Stock Geb. E 2 6
Klausureinsicht und Nachbesprechung der 2. Klausur Fr., 15.03.13, wieder 14:00 Uhr in 4.18 (Geb. E 2 6)

Übungsblätter (pdf):

• Blatt 1
• Blatt 2
• Blatt 3
• Blatt 4
• Blatt 5
• Blatt 6
• Blatt 7
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• Blatt 12
• Blatt 13
• Blatt 14

Prüfungsleistungen:

• Prüfungsvorleistung: Mindestens 50% der Votierpunkte und Vorrechnen einiger Aufgaben. Zusätzlich: Die schriftliche Ausarbeitung der gekennzeichneten Aufgaben in Gruppen. Wurde die entsprechende Prüfungszulassung bereits früher erworben, entfallen diese Vorleistungen.
• Bestehen einer der beiden Klausuren (die bessere wird gewertet).

Inhalt der Vorlesung

0. Mathematischer Vorkurs

1. Elektrostatik

1.1 Coulomb-Gesetz
1.2 Elektrisches Feld und Potential
1.3 Poisson- und Laplace-Gleichung
1.4 Elektrostatische Energie
1.5 Allgmeine Lösung der Poissongleichung
1.6 Leiter und Kapazität
1.7 Stetigkeitsbedingungen

2. Randwertprobleme der Elektrostatik

2.1 Spiegelladungsmethode
2.2 Punktladung gegenüber einer geerdeten, leitenden Kugel
2.3 Entwicklung nach orthogonalen Funktionen
2.4 Laplace-Gleichung in kartesischen Koordinaten
2.5 Laplace-Gleichung in Kugelkoordinaten
2.6 Beispiele

3. Multipolentwicklung

3.1 Entwicklung des Potentials einer Ladungsverteilung
3.2 Entwicklung der Energie einer Ladungsverteilung in einem äußeren Feld

4. Magnetostatik

5. Elektrodynamik - Maxwellgleichungen

5.1 Elektromagnetische Potentiale und Eichung
5.2 Lorenz- und Coulomb-Eichung
5.3 Greensche Funktion der Wellengleichung
5.4 Felder und Strahlung einer lokalisierten oszillierenden Quelle
5.5 Ebene elektromagnetische Wellen
5.6 Energie- und Impulserhaltung

6. Elektrodynamik in Materialien

6.1 Gleichungen des makroskopischen Elektromagnetismus
6.2 Isotrope und lineare Medien
6.3 Superposition von Wellen - Gruppengeschwindigkeit
6.4 Oszillatormodell

7. Spezielle Relativitätstheorie

7.1 Galilei-Invarianz
7.2 Postulate der speziellen Relativitätstheorie
7.3 Lorentztransformation und Vierervektoren
7.4 Mathematische Eigenschaften der Raumzeit
7.5 Kovariante Schreibweise der Elektrodynamik
7.6 Transformation des elektromagnetischen Feldes

8. Nachkurs: Grundlagen der Spezielle Relativitätstheorie

8.1 Galilei-Kinematik
8.2 Postulate der Relativität und Lorentz-Transformation
8.3 Geometrische Darstellung: Minkowski-Raum
8.4 Längenkontraktion und Zeitdilation
8.5 Addition von Geschwindigkeiten
8.6 Einsteinsche Dynamik
8.7 Energie und Masse
8.8 Vierervektor: Energie-Impuls

Literatur:

• J. D. Jackson, “Klassische Elektrodynamik”, Walter de Gruyter Verlag
• T. Fließbach, “Elektrodynamik”, Spektrum Akademischer Verlag
• D. J. Griffiths, “Elektrodynamik”, Pearson Verlag
• W. Nolting, “Klassische Elektrodynamik”, Springer Verlag
• W. Greiner, “Theoretische Physik Band 3: Klassische Elektrodynamik”, Verlag Harri Deutsch
• R. Becker, F. Sauter, “Theorie der Elektrizität”, Teubner Verlag
• W. Pauli,  “Relativitätstheorie”, Springer Verlag
• M. Born, “Die Relativitätstheorie Einsteins”, Springer Verlag