Maxwell mit Minkowski. Max Camenzind Uni Würzburg Senioren 2015

Ähnliche Dokumente
James Clerk Maxwell 150 Jahre: Die erste Feldtheorie. Max Camenzind Senioren Uni Würzburg 2015

Das Amperesche Gesetz Der Maxwellsche Verschiebungsstrom Magnetische Induktion Lenzsche Regel

O. Sternal, V. Hankele. 4. Magnetismus

Das Ampere sche Gesetz Der Maxwellsche Verschiebungsstrom Magnetische Induktion Lenz sche Regel

12. Elektrodynamik. 12. Elektrodynamik

2 Grundgrößen und -gesetze der Elektrodynamik

was besagt das Induktionsgesetz? was besagt die Lenzsche Regel?

Die Maxwell Gleichungen

12. Elektrodynamik Quellen von Magnetfeldern 12.2 Das Ampere sche Gesetz 12.3 Magnetische Induktion 12.4 Lenz sche Regel 12.5 Magnetische Kraft

Magnetismus Elektrizität 19. Jhd: Magnetismus und Elektrizität sind zwei unterschiedliche Aspekte eines neues Konzeptes : Zeitabhängig (dynamisch)

Theoretischen Physik II SS 2007 Klausur I - Aufgaben und Lösungen

Zusammenfassung. Maxwellgleichungen und elektromagnetische Wellen

Höhere Experimentalphysik 1

6.4.8 Induktion von Helmholtzspulen ******

In der Experimentalphysik-Vorlesung haben Sie die Maxwell schen Gleichungen der Magnetostatik in ihrer integralen Form kennengelernt:

Elektrizität und Magnetismus - Einführung

Elektromagnetische Felder (TET 1) Gedächtnisprotokoll

Klassische Theoretische Physik: Elektrodynamik

Inhalt. Kapitel 4: Magnetisches Feld

Wir wollen zunächst die fundamentalen Feldgleichungen der Elektrostatik. roth = j

Polarisierung und Magnetisierung

6.4.2 Induktion erzeugt Gegenkraft ******

4 Statische Magnetfelder

3.7 Gesetz von Biot-Savart und Ampèresches Gesetz [P]

Teil III. Grundlagen der Elektrodynamik

15.Magnetostatik, 16. Induktionsgesetz

4. Beispiele für Kräfte

16 Elektromagnetische Wellen

X.3.1 Energiedichte und -stromdichte des elektromagnetischen Feldes

3.7 Das magnetische Feld in Materie

Experimentalphysik 2

Physik III Übung 1 - Lösungshinweise

Zusammenfassung: Flächenintegrale

Kapitel 7: Maxwell-Gleichungen

Experimentalphysik 2

1 Elektrostatik TUM EM-Tutorübung SS 10. Formelsammlung EM SS Fabian Steiner, Paskal Kiefer

Maßeinheiten der Elektrizität und des Magnetismus

12. Elektrodynamik Das Ampere sche Gesetz 12.3 Magnetische Induktion Magnetische Kraft. 12. Elektrodynamik Physik für Informatiker

4.10 Induktion. [23] Michael Faraday. Gedankenexperiment:

Lösung für Blatt 7,,Elektrodynamik

Aufbau von Atomen Anzahl der Protonen = Anzahl der Elektronen

Elektromagnetische Wellen

E = ρ (1) B = ȷ+ B = 0 (3) E =

Ferienkurs der Experimentalphysik II Musterlösung Übung 3

Kai Müller. Maxwell für die Hosentasche

Inhalt Klass.Phys.II Elektrodynamik. 1. Elektrostatik. 6. Magnetismus in Materie. 2. Dielektrika. 7. Induktion. 3. Gleichstrom. 8.

Ferienkurs Elektrodynamik - Drehmomente, Maxwellgleichungen, Stetigkeiten, Ohm, Induktion, Lenz

10. Elektrodynamik Das elektrische Potential. ti 10.5 Magnetische Kraft und Felder 1051M Magnetische Kraft

Plasmen: Einzelteilchenbewegungen

Kapitel 10. Dynamische Felder Induktion 10.2 Maxwellgleichungen 10.3 Wellen

Das magnetische Feld

Teil VI. Das elektromagnetische Feld in Materie. 13. Makroskopische Felder. f( x, t) = d 3 ξ dτ f( x + ξ, t + τ) (13.1) E + B t = 0 (13.

E2: Wärmelehre und Elektromagnetismus 13. Vorlesung

ELEKTRIZITÄT & MAGNETISMUS

2 Inhaltsverzeichnis

11. Elektrodynamik Magnetische Kraft auf Stromleiter Quellen von Magnetfeldern. 11. Elektrodynamik. Physik für E-Techniker

Ferienkurs Experimentalphysik II Elektrodynamik - Übungen

Theoretische Physik II

Experimentalphysik II Elektromagnetische Schwingungen und Wellen

Magnetismus. Prinzip: Kein Monopol nur Dipole. Kräfte:

Versuch: Induktions - Dosenöffner. Experimentalphysik I/II für Mediziner: Sommersemester 2010 Caren Hagner Magnetismus 25

Höhere Experimentalphysik 1

Feynman-Vorlesungen über Physik 3

7. Elektromagnetische Wellen (im Vakuum)

Wiederholung: Magnetfeld: Ursache eines Magnetfelds: bewegte elektrische Ladungen veränderliches Elektrisches Feld

E2: Wärmelehre und Elektromagnetismus 12. Vorlesung

Felder & Komponenten II. Weitere Infos:

Lehrstuhl für Technische Elektrophysik Technische Universität München

Ferienkurs Experimentalphysik II Elektrodynamik. Magnetostatik. 12. September 2011 Michael Mittermair

Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde. Sommersemester 2007

IE3. Modul Elektrizitätslehre. Induktion

Ladungsfluss durch geschlossene Fläche = zeitliche Änderung der Ladung im Volumen 4.2 Elektrischer Widerstand

Magnetismus. Permanentmagnet (mikroskopische Ursache: Eigendrehimpuls = Spin der Elektronen)

Wiederholung: Magnetfeld: Ursache eines Magnetfelds: bewegte elektrische Ladungen veränderliches Elektrisches Feld

Inhalt der Vorlesung B2

PHYSIK III. Wintersemester 06/ E vereinfacht sich im Vakuum zu t c2 B =

5. Elektrodynamik Elektromagnetische Wellen

Magnetisches Induktionsgesetz

6.4.4 Elihu-Thomson ****** 1 Motivation

Magnetismus. Prinzip: Kein Monopol nur Dipole. Kräfte:

5 t % = 0, j = 0 entstehen. Für diese gelten die Gleichungen E = % 0. E = 0 Eds = 0 (5.2) B = 0 Bd A = 0 (5.3) j Bds = µ 0 I (5.

Aufgabe K5: Kurzfragen (9 1 = 9 Punkte)

Kapitel 8: Elektromagnetische Wellen

Induktion, Polarisierung und Magnetisierung

5.1 Statische und zeitlich veränderliche

Aufgabe 1 ( 5 Punkte) Aufgabe 2 ( 6 Punkte) Aufgabe 3 ( 12 Punkte) Lösung. Lösung. Elektromagnetische Felder und Wellen: Lösung zur Klausur

Theoretische Elektrodynamik

Experiment: Chladnische Klangfiguren

Satz von Gauss, Fluss und Divergenz

Felder als Objekte. F. Herrmann.

Kraft auf ein geladenes Teilchen im Magnetfeld (Lorentzkraft):

Magnetismus. Permanentmagnet (mikroskopische Ursache: Eigendrehimpuls = Spin der Elektronen)

11. Elektrodynamik Das Gaußsche Gesetz 11.2 Kraft auf Ladungen Punktladung im elektrischen Feld Dipol im elektrischen Feld

Zusammenfassung v13 vom 20. Juni 2013

Klassische Elektrodynamik

Klassische Elektrodynamik

Elektromagnetische Felder und Wellen: Klausur

Magnetismus. Vorlesung 5: Magnetismus I

Strom durch Bewegung

11. Elektrodynamik Magnetische Kraft auf Stromleiter Quellen von Magnetfeldern. 11. Elektrodynamik. Physik für E-Techniker

Transkript:

Maxwell mit Minkowski Max Camenzind Uni Würzburg Senioren 2015

Vektorfelder in 3 Dimensionen F(t,x) = (F x,f y,f z )

Satz von Gauß Quelle Fluss

Die Massenerhaltung Ein Nettomassenfluss M durch die festen Volumenberandungen führt zu einer Massen- und damit Dichteänderung innerhalb des Volumens.

Massenerhaltung = Kontinuitätsglg t v Kontinuitätsgleichung (Massenerhaltung)

Magnetfeldfluss 1 Weber = 1 Tm²

Sogenannte Wirbelfelder

Wirbelfeld am Nordpol des Saturn

Zur Erinnerung: Das Vektor(Kreuz)produkt

Zur Erinnerung: Der Epsilon-Tensor

Wirbelfelder Rotation 0

Die Rotation eines Vektorfeldes Berechnen wie ein Kreuzprodukt

Identität mit rot rot und div rot,,,

Der Stokesche Satz Er besagt, dass ein Flächenintegral über die Rotation eines Vektorfeldes F in ein geschlossenes Kurvenintegral über die Tangentialkomponente des Vektorfeldes umgewandelt werden kann. Dies ist hilfreich, da das Kurvenintegral das Vektorfeld allein enthält und in der Regel einfacher zu berechnen ist als Flächenintegrale, zumal dann, wenn die betrachtete Fläche gekrümmt ist.

Flächenintegral Zirkulation

Die Maxwell-Gleichungen 1865 Elektrische Felder E und magnetische Induktion B beschreiben elektromagnetische Phänomene vollständig

Inhalt der Maxwell-Gleichungen

Die Kopplungskonstanten Permeabilität µ 0 & Feldkonstante e 0 Abkürzungen:

? Standardmodell

Das Gauß`sche Gesetz Der Gauß`sche Satz besagt, dass der elektrische Fluss durch eine geschlossene Fläche gleich der darin enthaltenen Ladung Q ist.

Ladungen erzeugen elektrische Felder

Quelle eines Magnetfeldes rot B = µ 0 j

Ströme erzeugen Magnetfelder rot B = µ 0 j

Dipol-Magnet des LHC CERN 8 T p p

Wie werden Teilchen um die Kurve gelenkt? Geht nur mit magnetischen Feldern B! Elektrische Kraft Magnetische Kraft

Dipolfeld der Erde - Divergenzfrei div B = 0 B = x A A: Vektorpotenzial

Quelle eines Magnetfeldes rot B = µ 0 j Stokes impliziert: Gesamte Strom durch die Fläche A erzeugt die Magnetschleife B

Die magnetische Induktion

Der magnetische Fluss FB

Stokes magnetische Induktion In einem Gedankenexperiment wird aus drei Kupferstäben eine Anordnung gebaut, die mit einer Leiterschleife vergleichbar ist, deren vom Feld durchsetzte Fläche jedoch durch Verschieben des quer liegenden Leiters leicht verändert werden kann. Bewegt man den Stab nach rechts, so erfahren die Elektronen in seinem Inneren nach der Recht-Hand-Regel eine Lorentz-Kraft vom Betrag F L = e v B zum Betrachter hin. Es kommt also zu einer Ladungstrennung Spannung U.

Faraday Induktion integral Die induzierte Spannung in einer Leiterschleife ist das Negative der magnet. Flussänderung in der Schleife.

Maxwell-Gleichungen integral

Homogene Maxwell-Gleichungen in Komponenten Diese Gleichungen kann man in geschlossener Form schreiben.

Der Faraday-Tensor = 4x4 Matrix m,n = 0,1,2,3 Zyklisch 012,

Der transponierte Faraday-Tensor Inhomogene Maxwell-Gleichungen sog. Yang-Mills-Gleichungen j n = (c, j) n j n = 0

Elektromagnetische Wellen Vakuum

Wellengleichung

Elektromagnetische Wellen in x-rtg w² = c² k², c² = 1/µ 0 e 0

Elektromagnetische Wellen

Wellen propagieren mit Geschw. c Ausbreitungsgeschwindigkeit

Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Wellen Vakuum Wirbelfelder induzieren sich gegenseitig

Dipole Elektromagnetische Wellen Hertzsche Wirbelfelder: dive = 0 = divb

EM Wellen Hertzscher Dipol

Energiedichte einer Welle Elektrisches Feld Sonnenstrahlung:

Der Poynting-Vektor S 1 S E B m 0 Dies ist ein Maß für den Energiefluss durch die Fläche. Einheit: Watt pro Meter 2. Richtung des Energieflusses ist in der Ausbreitungsrichtung k der Welle.

Der Poynting-Vektor S Da E und B senkrecht aufeinander stehen 1 S EB m 0 E and since c B S 1 E 2 c B 2 c m 0 m 0

Beschleunigung in stehenden elektrischen Wellen Supraleitender Hohlraumresonator aus Niob zur Beschleunigung von Elektronen (TESLA-Projekt DESY). Der neunzellige Resonator von 1,25 m Länge hat die Resonanzfrequenz 1,3 GHz; E = 25 MV/m

Supraleitender Hohlraumresonator

Elektronen im Speicherring E >> mc² m e c² = 0,511 MeV E = 100 GeV