Theoretical Physics II: Electrodynamics

G. Morigi mit T. Schmit, Francesco Rosati, C. Otto, A. Konovalov, S. Jäger und R. Kraus

Neuer Nachklausurtermin festgelegt (siehe unten)

Vorlesung:

Do 08:30-10:00, Gebäude E2 4, Hörsaal IV (1.15)
Fr 8:30-10:00, Gebäude E2 4, Hörsaal IV (1.15)
Beginn: 17.10.2019

Übungen:

Gruppe 1: Mi 12:00-14:00, SR5 (Geb. E 2 4), Übungsleiter: Francesco Rosati
Gruppe 2: Do 14:00-16:00, HS IV (Geb. E 2 4),  Übungsleiter: Tom Schmit
Tutorium/Sprechstunde: Fr 12:00-14:00 mit Christian Otto im SR1 (Geb. E 2 5)

Exercise groups

Klausuren:

Erste Klausur:  Di 25.02.2020, voraussichtlich 9:00-12:00, Raum 0.10 (Gr. HS-Physik), Gebäude C6.4
Zweite Klausur:  Fr 02.10.2020, 14:00-17:00, Raum 0.10 (Gr. HS-Physik), Gebäude C6.4

Übungsblätter:

• Blatt 1
• Blatt 2
• Blatt 3
• Blatt 4
• Blatt 5 (Korrigiert)
• Blatt 6
• Blatt 7
• Blatt 8
• Blatt 9
• Blatt 10
• Blatt 11
• Blatt 12
• Blatt 13

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