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Lernziele:
Die Studierenden sind in der Lage die grundlegenden Konzepte der Wärmelehre, Elekto- und Magnetostatik sowie Elektrodynamik nachzuvollziehen. Sie können einfache
Probleme aus diesem Bereich mathematisch erfassen und selbständig lösen. Sie kennen und verstehen die wesentlichen Experimente und können deren Resultate korrekt analysieren, einordnen und beurteilen.
Inhalte:
Wärmelehre: Vorbemerkungen und Begriffserläuterungen, Stoffmenge und Teilchenzahl, Temperatur und Thermometer, Temperaturskalen, thermische Ausdehnung fester und flüssiger Körper sowie von Gasen, Zustandsgleichung idealer Gase, Grundzüge der kinetischen Gastheorie, Druck, Temperatur und
kinetische Energie, innere Energie idealer Gase, Wärme, Wärmemenge und Wärmekapazität, Kalorimetrie, Barometrische Höhenformel und Boltzmann-Verteilung, Maxwell-Boltzmansche Geschwindigkeitsverteilung, Hauptsätze der Thermodynamik, reversible und irreversible Zustandsänderungen, Kreisprozesse, Aggregatzustände
Elektrostatik: Elektrische Ladung, Coulomb Gesetz, elektrisches Feld, Elementarladung, Feldstärke und Potential, Leiter im elektrischen Feld, elektrischer Fluss, Dielektrika, elektrischer Strom, Ladungstransport und Ohmsches Gesetz, mikroskopische Deutungdes elektrischen Stroms, Joulesche Wärme, Kontinuitätsgleichung, Kirchhoffsche Regeln, Auf- und Entladung von Kondensatoren, Messen von Strömen
Magnetostatik: Grundlegende Experimente, magnetische Kraftwirkung auf
elektrische Ladungen, Quellen des magnetischen Feldes, magnetische Induktion, magnetische Suszeptibilität, Dia-, Para-, Ferromagnetismus
Elektrodynamik: Faradaysches Induktionsgesetz, Verschiebungsstrom, Lenzsche Regel, Induktivität, Energie des magnetischen Feldes, Wechselstromkreise, komplexe Impedanz, elektromagnetischer
Schwingkreis, Gleichrichtung, Maxwellsche Gleichungen, elektromagnetische Wellen
Spezielle Relativitätstheorie: Historischer Kontext, Relativitätsprinzip, Lorentz-Transformation, Masse und Impuls im relativistischen Fall
Leistungsnachweis: Mindestens 50 % der Punkte der Übungsaufgaben, Vorrechnen/Erklären von Aufgaben in den Übungen |
