Mit 184 Bildern und 9 Tabellen

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1 Physik II Elektrodynamik Einfuhrungskurs für Studierende der Naturwissenschaften und Elektrotechnik von Klaus Dransfeld und Paul Kienle Bearbeitet von Paul Berberich 5., verbesserte Auflage Mit 184 Bildern und 9 Tabellen R. Oldenbourg Verlag München Wien 1994

2 Inhalt Verzeichnis der Tabellen 9 Vorwort Einführung Kräfte zwischen ruhenden Ladungen : Elektrostatik Magnetische Kräfte: Kräfte zwischen bewegten Ladungen Das elektromagnetische Feld 25 Literaturhinweise zu Kapitel Grundlagen der Elektrostatik Die Elementarladung Das Coulombsche Gesetz Das elektrische Feld Das elektrische Potential Das elektrische Feld als Gradient des Potentials Der Gaußsche Satz der Elektrostatik 46 Literaturhinweise zu Kapitel Verschiedene Anwendungen der Gesetze der Elektrostatik Gleichgewicht im elektrostatischen Feld Das elektrostatische Feld einer unendlich ausgedehnten, ebenen Ladungsschicht Das elektrische Feld eines Plattenkondensators Unendlich langer, geladener Draht und Koaxialkabel Das elektrische Feld einer homogen geladenen Kugel Leiter im elektrischen Feld 61

3 6 Inhalt 3.7 Der Faradaysche Käfig Influenz Das elektrische Feld zwischen geladenen Leitern Die Energie des elektrischen Feldes Die Abschirmung elektrischer Potentiale in leitenden Medien 74 Literaturhinweise zu Kapitel Isolatoren im elektrischen Feld Die Gleichungen der Elektrostatik in einem Dielektrikum Die Polarisierbarkeit von Atomen in elektrischen Wechselfeldern Die Dielektrizitätskonstante eines Plasmas und Plasmaschwingungen Die Orientierungspolarisation Die Dielektrizitätskonstante eines dichten Mediums Elektrische Polarisation in festen Körpern 97 Literaturhinweise zu Kapitel Der elektrische Strom Stromdichte, Strom und Ladungserhaltung Elektrische Leitfähigkeit und das Ohmsche Gesetz Mikroskopisches Modell für das Ohmsche Gesetz Elektronenleitung in festen Körpern Ionenleitung in Elektrolyten Die elektrische Leistung eines Stromes in einem Widerstand Elektromotorische Kraft Austrittsarbeit, Berührungsspannung und Thermospannung Stromkreise und Stromverzweigungen (Kirchhoffsche Regeln) Literaturhinweise zu Kapitel 5 124

4 Inhalt 7 6. Das magnetische Feld Das Amp'eresche Gesetz Das Biot-Savartsche Gesetz Der relativistische Zusammenhang zwischen elektrischen und magnetischen Feldern 135 Literaturhinweise zu Kapitel Die Bewegung von geladenen Teilchen im magnetischen Feld Die magnetische Kraft auf einen stromführenden Draht Der Hall-Effekt Der magnetohydrodynamische Generator (MHD-Generator) Bewegte metallische Leiter (Generatorprinzip) Kraftwirkungen auf einen magnetischen Dipol im magnetischen Feld Bahnen freier Ladungen im Magnetfeld Bahnen geladener Teilchen im Magnetfeld der Erde 155 Literaturhinweise zu Kapitel Induktionserscheinungen Das Faradaysche Induktionsgesetz Die Lenzsche Regel Beispiele zum Induktionsgesetz Die Selbstinduktion Die Energie des magnetischen Feldes Der elektrische Schwingkreis Erzwungene elektrische Schwingungen Wechselstromleistung 174 Literaturhinweise zu Kapitel 8 177

5 8 Inhalt 9. Materie im Magnetfeld Die Magnetisierung der Materie Die Feldgleichungen der Magnetostatik in Materie Diamagnetisches Verhalten von Supraleitern 186 Literaturhinweise zu Kapitel Elektromagnetische Wellen Erweiterung des Ampereschen Gesetzes für zeitlich veränderliche Felder: der Verschiebungsstrom Die Maxwellschen Gleichungen Die Wellenausbreitung im Vakuum Die Energiedichte einer elektromagnetischen Welle und der Poynting-Vektor Elektromagnetische Wellen im Dielektrikum: Der Brechungsindex Reflexion einer Welle an einer Isolatoroberfläche Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Leitern Geführte elektrische Wellen Strahlung von einem oszillierenden elektrischen Dipol (Hertzscher Dipol) Die Streuung elektromagnetischer Strahlung an Atomen 213 Literaturhinweise zu Kapitel Anhang: Maßsysteme der Elektrodynamik 216 Sachregister 219