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Elektrodynamik: eine Einführung

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Bibliographic Details
Main Author:	Griffiths, David J. 1942- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Hallbergmoos Pearson [2018]
Edition:	4., aktualisierte Auflage
Series:	Pearson Studium - Physik
Subjects:	Elektrodynamik Griffiths Theoretische Physik Maxwellsche Gleichungen Physik Lehrbuch
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	711 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 17 cm
ISBN:	9783868943481 386894348X

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS VORWORT 15 VORBEMERKUNGEN 17 VORWORT ZUR DEUTSCHEN AUSGABE 23 KAPITEL 1 VEKTORANALYSIS 27 1.1 VEKTORALGEBRA............................................................................................. 28 1.1.1 VEKTOROPERATIONEN........................................................................ 28 1.1.2 VEKTORALGEBRA IN DER KOMPONENTENFORM...................................... 31 1.1.3 DREIERPRODUKTE............................................................................. 35 1.1.4 ORTS-, VERSCHIEBUNGS-UND VERBINDUNGSVEKTOREN........................ 36 1.1.5 WIE SICH VEKTOREN TRANSFORMIEREN ............................................... 38 1.2 DIFFERENTIALRECHNUNG.................................................................................. 41 1.2.1 GEWOEHNLICHE ABLEITUNGEN......................................................... 41 1.2.2 GRADIENT........................................................................................ 41 1.2.3 DER OPERATOR V ............................................................................. 45 1.2.4 DIE DIVERGENZ ............................................................................... 46 1.2.5 DIE ROTATION................................. 48 1.2.6 PRODUKTREGELN ........................................... 49 1.2.7 ZWEITE ABLEITUNGEN..................................................................... 51 1.3 INTEGRALRECHNUNG........................................................................................ 54 1.3.1 LINIEN-, FLAECHEN-UND VOLUMENINTEGRALE .................................... 54 1.3.2 DER FUNDAMENTALSATZ DER DIFFERENTIALRECHNUNG........................... 60 1.3.3 DER FUNDAMENTALSATZ FUER DEN GRADIENTEN .................................... 61 1.3.4 DER FUNDAMENTALSATZ FUER DIE DIVERGENZ...................................... 63 1.3.5 DER FUNDAMENTALSATZ FUER DIE ROTATION....................................... 66 1.3.6 PARTIELLE INTEGRATION 1.4 KRUMMLINIGE KOORDINATEN ....................... 71 1.4.1 SPHAERISCHE POLARKOORDINATEN ....................................................... 71 1.4.2 ZYLINDERKOORDINATEN.................................................................... 76 1.5 DIE DIRACSCHE DELTAFUNKTION ..................................................................... 78 1.5.1 DIE DIVERGENZ VON R /R 2 ................................................................. 78 1.5.2 DIE EINDIMENSIONALE DIRACSCHE DELTAFUNKTION ........................... 79 1.5.3 DIE DREIDIMENSIONALE DELTAFUNKTION ............................................ 84 1.6 DIE THEORIE DER VEKTORFELDER...................................................................... 87 1.6.1 DAS HELMHOLTZ-THEOREM ............................................................... 87 1.6.2 POTENTIALE ..................................................................................... 87 KAPITEL 2 ELEKTROSTATIK 95 2.1 DAS ELEKTRISCHE FELD.................................................................................... 96 2.1.1 EINLEITUNG ..................................................................................... 96 2.1.2 DAS COULOMBSCHE GESETZ.............................................................. 97 2.1.3 DAS ELEKTRISCHE F ELD ...................................................................... 98 2.1.4 KONTINUIERLICHE LADUNGSVERTEILUNGEN ......................................... 100 2.2 DIVERGENZ UND ROTATION ELEKTROSTATISCHER FELDER ...................................... 104 2.2.1 FELDLINIEN, FLUSS UND GAUSSSCHES GESETZ .................................... 104 2.2.2 DIE DIVERGENZ VON E ...................................................................... 109 2.2.3 ANWENDUNGEN DES GAUSS SEHEN GESETZES ...................................... 109 2.2.4 DIE ROTATION VON E ....................................................................... 116 2.3 DAS ELEKTRISCHE POTENTIAL............................................................................ 117 2.3.1 EINFUEHRUNG IN POTENTIALE.............................................................. 117 2.3.2 ANMERKUNGEN ZU POTENTIALEN ....................................................... 119 2.3.3 POISSON-GLEICHUNG UND LAPLACE-GLEICHUNG ...... . ......................... 124 2.3.4 DAS POTENTIAL EINER OERTLICH BEGRENZTEN LADUNGSVERTEILUNG ......... 124 2.3.5 RANDBEDINGUNGEN DER ELEKTROSTATIK.............................................. 129 2.4 ARBEIT UND ENERGIE IN DER ELEKTROSTATIK .................................................... 132 2.4.1 DIE ZUR BEWEGUNG EINER LADUNG NOTWENDIGE ARBEIT ................... 132 2.4.2 DIE ENERGIE EINER GRUPPE VON PUNKTLADUNGEN ............................ 133 2.4.3 DIE ENERGIE EINER KONTINUIERLICHEN LADUNGSVERTEILUNG .............. 135 2.4.4 ANMERKUNGEN ZUR ELEKTROSTATISCHEN ENERGIE ............................... 137 2.5 LEITER ........................................................................................................... 139 2.5.1 GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN ....................................................... 139 2.5.2 INDUZIERTE LADUNGEN.................................................................... 141 2.5.3 FLAECHENLADUNGEN UND DIE KRAFT AUF EINEN LEITER ......................... 145 2.5.4 KONDENSATOREN............................................................................. 147 KAPITEL 3 POTENTIALE 157 3.1 LAPLACE-GLEICHUNG..................................................................................... 158 3.1.1 EINLEITUNG..................................................................................... 158 3.1.2 DIE LAPLACE-GLEICHUNG IN EINER DIMENSION.................................. 159 3.1.3 DIE LAPLACE-GLEICHUNG IN ZWEI DIMENSIONEN ............................... 160 3.1.4 DIE LAPLACE-GLEICHUNG IN DREI DIMENSIONEN ............................... 162 3.1.5 RANDBEDINGUNGEN UND EINDEUTIGKEITSSAETZE ................................. 164 3.1.6 LEITER UND DER ZWEITE EINDEUTIGKEITSSATZ .................................... 167 3.2 DIE METHODE DER SPIEGELLADUNGEN............................................................ 170 3.2.1 DAS KLASSISCHE PROBLEM DER SPIEGELLADUNG ................................. 170 3.2.2 INDUZIERTE FLAECHENLADUNG............................................................ 171 3.2.3 KRAFT UND ENERGIE.......................................................................... 172 3.2.4 ANDERE SPIEGELLADUNGSPROBLEME................................................. 173 3.3 SEPARATION DER VARIABLEN ........................................................................... 176 3.3.1 KARTESISCHE KOORDINATEN............................................................... 177 3.3.2 SPHAERISCHE KOORDINATEN............................................................... 188 3.4 MULTIPOLENTWICKLUNG................................................................................ 199 3.4.1 NAEHERUNGSWEISE POTENTIALE IN GROSSEN ENTFERNUNGEN ................... 199 3.4.2 MONOPOL-UND DIPOL-TERME ......................................................... 202 3.4.3 KOORDINATENURSPRUNG IN MULTIPOLENTWICKLUNGEN ....................... 205 3.4.4 DAS ELEKTRISCHE FELD EINES DIPOLS................................................. 207 KAPITEL 4 ELEKTRISCHE FELDER IN MATERIE 219 4.1 POLARISATION................................................................................................ 220 4.1.1 DIELEKTRIKA .................................................................................... 220 4.1.2 INDUZIERTE DIPOLE.......................................................................... 220 4.1.3 AUSRICHTUNG POLARER MOLEKUELE...................................................... 223 4.1.4 POLARISATION .................................................................................. 226 4.2 DAS FELD EINES POLARISIERTEN OBJEKTS......................................................... 227 4.2.1 GEBUNDENE LADUNGEN .................................................................. 227 4.2.2 PHYSIKALISCHE INTERPRETATION DER POLARISATIONSLADUNGEN............. 231 4.2.3 DAS FELD IM INNEREN EINES DIELEKTRIKUMS.............................. 234 4.3 DIE DIELEKTRISCHE VERSCHIEBUNG................................................................. 236 4.3.1 DAS GAUSSSCHE GESETZ IN DER ANWESENHEIT VON DIELEKTRIKA ........ 236 4.3.2 EINE IRREFUEHRENDE PARALLELE .......................................................... 240 4.3.3 RANDBEDINGUNGEN......................................................................... 241 4.4 LINEARE DIELEKTRIKA..................................................................................... 241 4.4.1 SUSZEPTIBILITAET, DIELEKTRIZITAETSKONSTANTE, DIELEKTRIZITAETSZAHL ...... 241 4.4.2 RANDWERTPROBLEME BEI LINEAREN DIELEKTRIKA................................ 248 4.4.3 ENERGIE IN DIELEKTRISCHEN SYSTEM EN ............................................ 254 4.4.4 KRAEFTE AUF DIELEKTRIKA.................................................................... 260 KAPITEL 5 MAGNETOSTATIK 269 5.1 DIE LORENTZ-KRAFT ........................................................................................ 270 5.1.1 MAGNETFELDER................................................................................. 270 5.1.2 MAGNETISCHE KRAEFTE....................................................................... 272 5.1.3 STROEME .......................................................................................... 277 5.2 DAS BIOT-SAVARTSCHE GESETZ....................................................................... 284 5.2.1 STATIONAERE STROEM E......................................................................... 284 5.2.2 DAS MAGNETFELD EINES STATIONAEREN STROMS .................................... 285 5.3 DIVERGENZ UND ROTATION VON B .................................................................. 291 5.3.1 GERADLINIGE STROEME....................................................................... 291 5.3.2 DIVERGENZ UND ROTATION VON B ...................................................... 293 5.3.3 DAS AMPERESCHE GESETZ............................................................... 295 5.3.4 VERGLEICH ZWISCHEN MAGNETOSTATIK UND ELEKTROSTATIK ................. 304 5.4 MAGNETISCHES VEKTORPOTENTIAL..................................................................... 307 5.4.1 DAS VEKTORPOTENTIAL....................................................................... 307 5.4.2 MAGNETOSTATISCHE RANDBEDINGUNGEN ............................................ 315 5.4.3 MULTIPOLENTWICKLUNG DES VEKTORPOTENTIALS ................................. 317 KAPITEL 6 MAGNETISCHE FELDER IN MATERIE 333 6.1 MAGNETISIERUNG .......................................................................................... 334 6.1.1 DIAMAGNETE, PARAMAGNETE UND FERROMAGNETE .............................. 334 6.1.2 DREHMOMENTE UND KRAEFTE AUF MAGNETISCHE DIPOLE ...................... 334 6.1.3 EFFEKT EINES MAGNETFELDS AUF DIE UMLAUFBAHNEN IN A TOM EN ...... 339 6.1.4 MAGNETISIERUNG............................................................................. 341 6.2 DAS FELD EINES MAGNETISIERTEN OBJEKTS ..................................................... 342 6.2.1 POLARISATIONSSTROEME ..................................................................... 342 6.2.2 PHYSIKALISCHE INTERPRETATION VON POLARISATIONSSTROEMEN .............. 346 6.2.3 DAS MAGNETISCHE FELD IM INNEREN VON M ATERIE........................... 348 6.3 DAS MAGNETISCHE HILFSFELD H ..................................................................... 348 6.3.1 DAS AMPERESCHE GESETZ IN MAGNETISIERTEN MATERIALIEN .............. 348 6.3.2 EINE IRREFUEHRENDE PARALLELE .......................................................... 352 6.3.3 RANDBEDINGUNGEN ........................................................................ 353 6.4 LINEARE UND NICHTLINEARE M EDIEN ............................................................. 354 6.4.1 MAGNETISCHE SUSZEPTIBILITAET UND PERMEABILITAET........................... 354 6.4.2 FERROMAGNETISMUS ........................................................................ 358 KAPITEL 7 ELEKTRODYNAMIK 367 7.1 ELEKTROMOTORISCHE KRAFT............................................................................. 368 7.1.1 OHMSCHES GESETZ........................................................................ 368 7.1.2 ELEKTROMOTORISCHE KRAFT............................................................... 375 7.1.3 DYNAMISCHE ELEKTROMOTORISCHE KRAFT .......................................... 378 7.2 ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION.................................................................. 386 7.2.1 DAS FARADAYSCHE GESETZ ......... 7.2.2 DAS INDUZIERTE ELEKTRISCHE FELD .................................................... 392 7.2.3 INDUKTIVITAET.................................................................................... 398 7.2.4 ENERGIE IN MAGNETFELDERN.............................................................. 406 7.3 DIE MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN ................................................................ 411 7.3.1 DIE ELEKTRODYNAMIK VOR MAXWELL ................................................. 411 7.3.2 WIE MAXWELL DAS AMPERESCHE GESETZ REPARIERTE........................ 413 7.3.3 DIE MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN .................................................. 417 7.3.4 MAGNETISCHE LADUNG .................................................................... 419 7.3.5 MAXWELLSCHE GLEICHUNGEN IN MATERIE ......................................... 420 7.3.6 RANDBEDINGUNGEN......................................................................... 423 ZWISCHENAKT KAPITEL 8 ERHALTUNGSSAETZE 439 8.1 LADUNG UND ENERGIE.................................................................................... 440 8.1.1 DIE KONTINUITAETSGLEICHUNG............................................................ 440 8.1.2 DER POYNTINGSCHE S A TZ ................................................................. 441 8.2 IM PULS........................................................................................................ 445 8.2.1 DAS DRITTE NEWTONSCHE GESETZ IN DER ELEKTRODYNAMIK................ 445 8.2.2 DER MAXWELLSCHE SPANNUNGSTENSOR ............................................ 446 8.2.3 IMPULSERHALTUNG............................................................................ 451 8.2.4 DREHIMPULS.................................................................................... 455 8.3 MAGNETISCHE KRAEFTE VERRICHTEN KEINE ARBEIT.............................................. 459 KAPITEL 9 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN 469 9.1 WELLEN IN EINER DIMENSION ......................................................................... 470 9.1.1 DIE WELLENGLEICHUNG.................................................................... 470 9.1.2 SINUSFOERMIGE W ELLEN.................................................................... 473 9.1.3 RANDBEDINGUNGEN: REFLEXION UND TRANSMISSION ......................... 476 9.1.4 POLARISATION 9.2 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN IM VAKUUM.................................................... 481 9.2.1 DIE WELLENGLEICHUNG FUER E UND B ................................................. 481 9.2.2 MONOCHROMATISCHE EBENE WELLEN................................................. 483 9.2.3 ENERGIE UND IMPULS IN ELEKTROMAGNETISCHEN WELLEN ................... 486 9.3 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN IN MATERIE...................................................... 490 9.3.1 AUSBREITUNG IN LINEAREN MEDIEN .................................................. 490 9.3.2 REFLEXION UND TRANSMISSION BEI SENKRECHTEM EINFALL ................. 491 9.3.3 REFLEXION UND TRANSMISSION BEI SCHRAEGEM EINFALL ...................... 494 9.4 ABSORPTION UND DISPERSION....................................................................... 500 9.4.1 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN IN LEITERN......................................... 500 9.4.2 REFLEXION AN EINER LEITENDEN OBERFLAECHE...................................... 504 9.4.3 DIE FREQUENZABHAENGIGKEIT DER DIELEKTRIZITAETSKONSTANTE .............. 506 9.5 GEFUEHRTE WELLEN.......................................................................................... 514 9.5.1 WELLENLEITER ................................................... 514 9.5.2 TE-WELLEN IN RECHTWINKLIGEN WELLENLEITERN ............................... 516 9.5.3 KOAXIALE UEBERTRAGUNGSLEITUNGEN .................................................. 520 KAPITEL 10 POTENTIALE UND FELDER 525 10.1 DER POTENTIALFORMALISMUS.......................................................................... 526 10.1.1 SKALARE UND VEKTORPOTENTIALE....................................................... 526 10.1.2 EICHTRANSFORMATIONEN ................. 529 10.1.3 COULOMB-EICHUNG UND LORENZ-EICHUNG ....................................... 530 10.1.4 DIE LORENTZ-KRAFT IN POTENTIALFORM ............................................... 532 10.2 KONTINUIERLICHE VERTEILUNGEN.................................................................... 534 10.2.1 RETARDIERTE POTENTIALE .................................................................. 534 10.2.2 DIE JEFIMENKO-GLEICHUNGEN .......................................................... 539 10.3 PUNKTLADUNGEN........................................................................................... 541 10.3.1 LIENARD-WIECHERT-POTENTIALE......................................................... 541 10.3.2 DIE FELDER EINER BEWEGTEN PUNKTLADUNG...................................... 548 KAPITEL 11 STRAHLUNG 557 11.1 DIPOLSTRAHLUNG............................................................................................ 558 11.1.1 WAS IST STRAHLUNG?......................................................................... 558 11.1.2 ELEKTRISCHE DIPOLSTRAHLUNG .......................................................... 559 11.1.3 MAGNETISCHE DIPOLSTRAHLUNG......................................................... 565 11.1.4 STRAHLUNG AUS EINER BELIEBIGEN QUELLE ......................................... 570 11.2 PUNKTLADUNGEN............................................................................................ 575 11.2.1 ABGESTRAHLTE LEISTUNG EINER PUNKTLADUNG .................................... 575 11.2.2 STRAHLUNGSREAKTION....................................................................... 581 11.2.3 DIE PHYSIKALISCHE GRUNDLAGE DER STRAHLUNGSREAKTION................... 586 KAPITEL 12 ELEKTRODYNAMIK UND RELATIVITAET 597 12.1 DIE SPEZIELLE RELATIVITAETSTHEORIE................................................................. 598 12.1.1 DIE EINSTEINSCHEN POSTULATE......................................................... 598 12.1.2 DIE GEOMETRIE DER RELATIVITAETSTHEORIE........................................... 605 12.1.3 DIE LORENTZ-TRANSFORMATIONEN...................................................... 617 12.1.4 DIE STRUKTUR DER RAUMZEIT............................................................ 624 12.2 RELATIVISTISCHE M ECHANIK.......................................................................... 632 12.2.1 EIGENZEIT UND EIGENGESCHWINDIGKEIT........................................... 632 12.2.2 RELATIVISTISCHE ENERGIE UND RELATIVISTISCHER IMPULS .................... 635 12.2.3 RELATIVISTISCHE KINEMATIK............................................................ 638 12.2.4 RELATIVISTISCHE DYNAMIK............................................................... 643 12.3 RELATIVISTISCHE ELEKTRODYNAMIK................................................................. 651 12.3.1 MAGNETISMUS ALS RELATIVISTISCHES PHAENOMEN................................ 651 12.3.2 WIE SICH FELDER TRANSFORMIEREN .................................................... 654 12.3.3 DER FELDTENSOR............................................................................... 664 12.3.4 ELEKTRODYNAMIK IN TENSORNOTATION .............................................. 667 12.3.5 RELATIVISTISCHE POTENTIALE 679 ANHANG A VEKTORANALYSIS IN KRUMMLINIGEN KOORDINATEN A.L EINFUEHRUNG................................................................................................... 679 A.2 SCHREIBWEISEN............................................................................................. 679 A.3 GRADIENT ...................................................................................................... 680 A.4 DIVERGENZ..................................................................................................... 681 A.5 ROTATION........................................................................................................ 684 A.6 LAPLACE-OPERATOR.......................................................................................... 686 ANHANG B DAS HELMHOLTZ-THEOREM 687 ANHANG C EINHEITEN 691 INDEX 695
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