Elektrodynamik
Dieses Buch umfasst ausgewählten Vorlesungsstoff der Theoretischen Physik: Elektrodynamik für Studierende im Grundstudium. Nach einer Einführung in die Grundbegriffe und die Maxwell’schen Gleichungen folgen Kapitel über Elektrostatik und Magnetostatik. An
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Elektrodynamik
Elektrodynamik
Georg Wolschin
Elektrodynamik
Prof. Georg Wolschin Institut für Theoretische Physik Universität Heidelberg Heidelberg, Deutschland
ISBN 978-3-662-48852-2 DOI 10.1007/978-3-662-48853-9
ISBN 978-3-662-48853-9 (eBook)
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar. Springer Spektrum © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Planung: Margit Maly Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Springer-Verlag GmbH Berlin Heidelberg ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (www.springer.com)
Vorwort
Diese Vorlesung ist gedacht als eine kurzgefasste Einführung in die klassische Elektrodynamik. Sie ist konzipiert als einsemestrige, vierstündige Veranstaltung für Bachelorstudenten. Primäre Adressaten sind Studierende ab dem dritten Semester, die den Mechanik-Grundkurs abgeschlossen haben und bereits mit einigen theoretischen Konzepten wie dem Lagrange-Formalismus der klassischen Mechanik vertraut sind. Vorausgesetzt wird ferner eine Grundkenntnis der Phänomene der Elektrodynamik. Dazu gehört insbesondere das aus der Experimentalphysik bekannte Ampère’sche Gesetz (André-Marie Ampère 1826): Ein elektrischer Strom ruft ein ihm proportionales Magnetfeld hervor, dessen Richtung mit der des Stromes eine Rechtsschraube bildet. Mathematisch formuliert setzt es das Kurvenintegral des magnetischen Feldes um eine geschlossene Kurve in Beziehung zum Strom, der durch die von dieser Kurve eingeschlossene Fläche fließt. Der schottische Physiker James Clerk Maxwell leitete das Gesetz 1861 in seiner vierteiligen Arbeit On physical lines of force erneut her und berücksichtigte dabei den nach ihm benannten Verschiebungsstrom, so dass die Kontinuitätsgleichung erfüllt wird. Dass Ströme und Magnetfelder sich gegenseitig bedingen, wird mit dem Faraday’schen Induktionsgesetz deutlich: Es beschreibt die Entstehung eines elektrischen Feldes bei Änderun
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