Theoretical Physics II: Electrodynamics

G. Morigi mit M. Bienert, C. Arenz, K. Rojan und T. Tentrup

Vorlesung:

Do. 08:30 - 10:00 E.04
Fr. 08:30 - 10:00 E.04
Erste Vorlesung am 21.10.2010

Übungen:

Gruppe A: Do. 12:00 - 14:00 E.12; Tutorium Mo. 10:00 - 12:00 E.11
Gruppe B: Fr. 14:00 - 16:00 E.11; Tutorium Mo. 14:00 - 16:00 E.11
Gruppe C: Do. 12:00 - 14:00 E.04; Tutorium Di. 12:00 - 14:00 E.12

Klausuren:

Hauptklausur: 22.02.2011, 09:00 - 12:00; Gebäude E1.3 (Informatik), HS II
Nachklausur: 29.03.2011, 09:00 - 12:00; Gebäude A5.1 (Mechatronik), HS -1.03

Diese Kursvorlesung behandelt grundlegende Konzepte und Methoden der theoretischen klassischen Elektrodynamik. Behandelte Themen sind unter anderem:

Spezielle Relativitätstheore, Lorentztransformation, Viererschreibweise
Maxwellgleichungen, Elektrodynamische Potentiale
Elektrostatik und Magnetostatik
Makroskopische Gleichungen der Elektrodynamik
Elektromagnetische Wellen und Abstrahlung

Prüfungsleistungen:

Prüfungsvorleistung: Mindestens 50% der Votierpunkte und Vorrechnen einiger Aufgaben. Wurde die entsprechende Prüfungszulassung bereits früher erworben, entfällt diese Vorleistung.
Bestehen einer der beiden Klausuren (die bessere wird gewertet). Wurde mindestens eine der beiden Klausuren bestanden, kann zusätzlich eine mündliche Prüfung abgelegt werden. Die Note dieser optionalen Prüfung ist dann die Endnote, auch wenn sie schlechter sein sollte als die Note aus den Klausuren.

Inhalt der Vorlesung

1. Elektrostatik

1.1 Coulomb’sches Gesetz – Elektrisches Feld
1.2 Gauß‘sches Gesetz
1.3 Rotation von E
1.4 Poisson’sche und Laplace’sche Gleichung
1.5 Green’scher Satz / Randwertprobleme
1.6 Green’sche Funktionen
1.7 Spiegelladungsmethode
1.8 Green’sche Funktion der Kugel
1.9 Flächenladungsdichten und Dipole
1.10 Elektrostatische potentielle Energie und Energiedichte
1.11 Kapazität von Leiter-Systemen
1.12 Randwertprobleme in Kugelkoordinaten

2. Magnetostatik

2.1 Ladungserhaltung: Kontinuitätsgleichung and Stromdichte
2.2 Biot-Savart’sches Gesetz
2.3 Differentialgleichungen der Magnetostatik
2.4 Vektorpotential

3. Multipol-Entwicklung

3.1 Multipol-Entwicklung
3.2 Multipol-Entwicklung in der Magnetostatik
3.3 Multipol-Entwicklung in der Elektrostatik
3.4 Elektrostatik in dichten Medien
3.5 Elektrostatische Energie in dielektrischen Medien
3.6 Makroskopische Gleichungen für B und H

4. Elektrodynamik

4.1 Maxwell-Gleichungen
4.2 Vektorpotential und Skalarpotential
4.3 Eichtransformationen
4.4 Erhaltungssätze

5. Elektromagnetische Wellen im Vakuum

5.1 Lösung der Wellengleichung
5.2 Elektromagnetische Wellen: Eigenschaften
5.3 Polarisation
5.4 Elektromagnetische Wellen in einem Dielektrikum
5.5 Überlagerung von Wellen in einer Dimension

6. Wellenausbreitung in Dielektrika, Leitern und Plasmen

6.1 Oszillatormodell für die Dielektrizitätskonstante
6.2 Oszillatormodell für die Dielektrizitätskonstante: Diskussion - Nieder- und Hochfrequenzverhalten
6.3 Kramers-Kronig-Relationen

7. Spezielle Relativitätstheorie

7.1 Postulate der Relativitätstheorie
7.2 Lorentz-Transformationen
7.3 Vierervektoren
7.4 Additionstheorem für Geschwindigkeiten
7.5 Relativistischer Impuls und Energie eines Teilchens
7.6 Lorentzgruppe / Mathematische Eigenschaften der speziellen Relativitätstheorie
7.7 Elektrodynamik in kovarianter Schreibweise

8. Strahlung bewegter Ladungen

8.1 Lösung der Wellengleichung in kovarianter Form
8.2 Lienard-Wiechert’sche Potentiale
8.3 Larmor’sche Formel
8.4 Strahlungsdämpfung (nicht relativistisch)

Literatur:

J. D. Jackson, “Klassische Elektrodynamik”, Walter de Gruyter Verlag
T. Fließbach, “Elektrodynamik’, Spektrum Akademischer 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