Theoretische Physik 2 für das Lehramt L3
(Sommersemester 2018)
|
\begin{equation*} \begin{split} &\nabla \times
\vec{E}+\frac{\partial \vec{B}}{\partial t}=0, \quad \vec{\nabla}
\cdot \vec{B}=0,\\ &\vec{\nabla} \times \vec{B} - \epsilon_0
\mu_0 \frac{\partial \vec{E}}{\partial t}=\mu_0 \vec{j}, \quad
\vec{\nabla} \cdot \vec{E}=\frac{1}{\epsilon_0} \rho, \\
&\vec{f}=\rho \vec{E}+\vec{j} \times \vec{B}. \end{split}
\end{equation*}
|
|
Prüfung (Modul "Physikalische Modelle 1")
Die mündlichen Prüfungen (Dauer 30 Minuten) erfolgen am Donnerstag,
16.08. Zur Anmeldung nehmen Sie am Doodle Poll
https://doodle.com/poll/mpdamis9vsqbqb7v
teil. Zur Prüfung benötigen Sie
Lichtbildausweis (Personalausweis, Reisepass oder Goethe-Card)
Prüfungsformular mit Schein über die Teilnahme an der Vorlesung Theorie
1
Falls Sie nicht an meiner Vorlesung Theorie 2 teilgenommen haben, auch
den Schein über die Teilnahme an dieser Vorlesung
Prüfungsinhalte
Theorie 1
Newtonsche Postulate/Axiome (absoluter Raum und absolute Zeit,
Trägheitsprinzip+Inertialsysteme, $\vec{F}=\dot{\vec{p}}$,
"actio-reactio")
Dynamik für einzelnes Punktteilchen: Kräfte, konservative Kräfte +
Energieerhaltungssatz, Zentralkräfte und Drehimpulserhaltungssatz
Harmonischer Oszillator (ungedämpft/gedämpft, frei und getrieben)
Zweikörper-Kepler-Problem (Newtonsche Gravitationswechselwirkung,
Schwerpunktssatz, Energie- und Drehimpulserhaltung, drei Keplersche
Gesetze für den Spezialfall einer "sehr schweren Sonne")
Beschleunigte Bezugssysteme (Coriolis- und Zentrifugalkraft;
Foucault-Pendel)
Theorie 2 (Kapitelangaben beziehen sich auf mein Skript)
Kapitel 1:
Elektrostatisches Feld: Definition über Coulomb-Kraft zwischen
Punktladungen), Coulomb-Gesetz, Gaußsches Gesetz in Integral- und
Differentialform
Vektoranalysis: Integraldefinition von div und rot und "anschauliche
Bedeutung" (Ströme durch Flächen bzw. "Wirbel"); grad, div und rot als
Differentialoperatoren in kartesischen Koordinaten, Nabla-Symbol
$\vec{\nabla}$
Kondensatoren und Kapazität
Dielektrika
Kapitel 2:
Vier Maxwell-Gleichungen und deren physikalische Bedeutung
Definition der Einheit für die Stromstärke im SI-Einheiten-System
(Ampere)
Ebene elektromagnetische Wellen, Lichtgeschwindigkeit, Transversalität
Energie-, Impuls- und Drehimpulsdichte des elektromagnetischen Feldes,
Poynting-Vektor
Kapitel 5:
freie elektromagnetische Felder und Fourier-Transformation
retardierte Potentiale (Kausalität)
Dipolstrahlung
Beugung (vereinfachte Theorie a la Kirchhoff, Huygenssches Prinzip)
Fraunhoferbeugung an Einzel- und Doppelspalt, Beugungsgitter
Evaluation
Am Montag, 18.06., findet zur
Vorlesungszeit (12:00-14:00h) die
Evaluation der Vorlesung und Übung online statt. Bitte bringen Sie dazu ein
Laptop, Tablet, Smart- oder IPhone mit. Einzelheiten finden Sie auf dem
Info-Blatt von StudiumDigitale: [pdf].
Vorlesung
Hendrik van Hees
E-Mail: hees@th.physik.uni-frankfurt.de
Mo 12:00h-13:30h (s.t.) PHYS 01.114
Do 12:00h-12:45h (s.t.) PHYS 01.114
Erste Vorlesung: Montag,
09.04.
Videoaufzeichung: Die Vorlesung
wird im eLecture-Portal von StudiumDigitale aufgezeichnet: Playlist
Manuskript
Das Manuskript ist nun bzgl. der Inhalte vollständig. Allerdings werde
ich nochmals Korrektur lesen, um möglichst viele der sicherlich noch
vorhandenen Tippfehler zu beseitigen. Evtl. gibt es auch noch ein
Stichwortverzeichnis.
Hier finden Sie immer die aktuelle Version:
Manuskript (Version vom 13.08.2018)
Übungen
Tutorin: Nadja Krenz
E-Mail: krenz@th.physik.uni-frankfurt.de
Mo 10:00h-12:00h PHYS 01.114
Tutor: Richard Lenkiewicz
E-Mail: lenkiewicz@itp.uni-frankfurt.de
Mo 10:00-11.30h
PHYS 01.114
Ab 07.05.
finden beide Übungen zusammen in Seminarraum PHYS 01.114 mit beiden
Tutoren gemeinsam statt!
Offenes Lernzentrum zur Theoretischen Physik 2
Tutor: Max Hofmann
E-Mail: mhof@posteo.de
Fr 12:00-14:00 PHYS 02.222
Hier können die Inhalte der Vorlesung und des Tutoriums diskutiert und
Fragen beantwortet werden.
Studienleistungen
Unbenoteter Schein und Übungen:
Anwesenheit (maximal zweimal unentschuldigtes Fehlen) im und aktive
Teilnahme am Tutorium
Mündliche
Prüfung (Modulprüfung Physikalische Modelle I): Es wird der
gesamte Stoff des Moduls, also die Inhalte von Theoretische
Physik für das Lehramt L3 I (Mechanik) und II (Elektrodynamik)
Zulassungsvoraussetzung: Erwerb der unbenoteten Scheine für Theoretische
Physik I und II
Übungen
Blatt 1 (16./19.04.): Bewegung von Punktladungen im homogenen $\vec{E}$- und
$\vec{B}$-Feld [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 2 (23./26.04.): Volumen einer Halbkugel; Homogen geladene Kugel [pdf];
Lösungen [pdf]
Blatt 3 (30.04.): Vektorprodukt; Homogen geladener Zylinder; Potentialwirbel
[pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 4 (07.05.): Elektrostatische Feldenergie; abgeschirmte Ladung [pdf];
Lösungen [pdf]
Blatt 5 (14.05.): Platten- und Zylinderkondensator; kartesische
Multipolentwicklung [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 6 (28.05.): Kondensator mit Dielektrikum; Magnetfeld des unendlich
langen geraden Drahtes [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 7 (04.06.): Hall-Effekt; Bewegter Draht im Magnetfeld [pdf];
Lösungen [pdf]
Blatt 8 (11.06.): Strahlungseichung für freie Felder; Eichtransformation
zwischen Lorenz- und Coulomb-Eichung [pdf];
Lösungen [pdf]
Blatt 9 (18.06.): Strahlungdruck auf idealen Spiegel; Kraft auf dritte
Platte im Plattenkondensator [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 10 (25.06.+02.07.): Elliptisch polarisierte Welle [pdf];
Lösungen [pdf]
Blatt 11 (09.07.): Fourier-Transformationen [pdf];
Lösungen [pdf]
Online-Material
Lehrbücher zur Theoretischen (und auch Experimentellen) Elektrodynamik
Im folgenden finden Sie eine Auswahl von Links zu E-Books des Springer
Verlags, die im Netz der GU frei zugänglich sind. Man kann auch außerhalb
des Netzes der GU mittels VPN oder SOCKS-Proxy (z.B. via ssh) zugreifen.
I.a. sind die Lehrbücher im pdf-Format vorhanden, manchmal auch im
epub-Format. Erfahrungsgemäß sind wegen der Formeln nur die pdf-Versionen
wirklich gut lesbar (sowohl online als auch ausgedruckt).
Zum Selbersuchen von
Physik-E-Books bei Springer:
Springer
Links oder im Katalog der Uni-Bibliothek Neues
Suchportal der Uni-Bibliothek
W. Nolting, Grundkurs Theoretische Physik 3, Elektrodynamik, Springer
Verlag
https://doi.org/10.1007/978-3-642-37905-5
T. Fließbach, Elektrodynamik, Lehrbuch der Theoretischen Physik II,
Springer Verlag
https://doi.org/10.1007/978-3-8274-3036-6
P. Schmüser, Theoretische Physik für das Lehramt 2, Elektrodynamik,
Springer Verlag
https://doi.org/10.1007/978-3-642-25395-9
R. M. Dreizler, C. S. Lüdde, Theoretische Physik 2, Elektrodynamik und
Spezielle Relativitättheorie, Springer Verlag
https://doi.org/10.1007/b137829
F. Scheck, Theoretische Physik 3, Klassische Feldtheorie: Von
Elektrodynamik, nicht-Abelschen Eichtheorien und Gravitation, Springer
Verlag
https://doi.org/10.1007/978-3-662-53639-1
P. Hertel, Theoretische Physik, Springer Verlag
https://doi.org/10.1007/978-3-540-36645-4
J. Honerkamp, H. Römer, Klassische theoretische Physik, Springer Verlag
https://doi.org/10.1007/978-3-642-23262-6
Vorlesungsmanuskripte
H. van Hees, Skript zu "Mathematische Ergänzungen zur Theoretischen
Physik 1" [pdf]
W. Cassing, H. van Hees, Mathematische Methoden für Physiker [pdf]
Homepage
von Prof. H.-J. Lüdde mit vielen Links zu Manuskripten,
E-Learning-Material etc. zu den Vorlesungen Theoretische Physik für das
Lehramt L3 I-III
Data Privacy Statement
The data privacy statement according to the General Data Protection
Regulation (GDPR) (EU) can be found here
(in German). For the enforcement of these rights regarding this website,
send an e-mail to hees@th.physik.uni-frankfurt.de.
Datenschutzerklärung
Die datenschutzkonforme Erklärung nach Art. 13 der Europäischen
Datenschutzgrundverordnung (EU-DSGVO) finden Sie hier.
Zur Geltendmachung dieser Rechte bzgl. dieser Webseite schicken Sie eine
e-mail an hees@th.physik.uni-frankfurt.de.
Letzte Änderung: 13. August 2018