Electrizität und Magnetismus

1 Elektrostatik: Ladungen und Felder.- 1.1 Elektrische Ladung.- 1.2 Erhaltung der Ladung.- 1.3 Quantelung der Ladung.- 1.4 Das Coulombsche Gesetz.- 1.5 Die Energie eines Systems von Ladungen.- 1.6 Elektrische Energie in einem Kristallgitter.- 1.7 Das elektrische Feld.- 1.8 Ladungsverteilungen.- 1.9 Elektrischer Fluß.- 1.10 Das Gaußsche Gesetz der Elektrostatik.- 1.11 Das elektrische Feld einer kugelsymmetrischen Ladungsverteilung.- 1.12 Feld einer Linienladung.- 1.13 Feld einer Flächenladung.- 1.14 Kraft auf eine Ladungsschicht.- 1.15 Energie und elektrostatisches Feld.- 1.16 Übungen.- 2 Das elektrische Potential.- 2.1 Das Linienintegral der elektrischen Feldstärk.- 2.2 Potentialdifferenz und Potentialfunktion.- 2.3 Der Gradient einer skalaren Funktion.- 2.4 Herleitung des Feldes aus dem Potential.- 2.5 Das Potential einer Ladungsverteilung.- 2.6 Die gleichmäßig geladene Scheibe.- 2.7 Die Divergenz eines Vektorfeldes.- 2.8 Gaußscher Integralsatz und differentielle Form des Gaußschen Gesetzes.- 2.9 Die Divergenz in kartesischen Koordinaten.- 2.10 Der Laplace-Operator.- 2.11 Die Laplacesche Differentialgleichung.- 2.12 Zur Unterscheidung der Physik von der Mathematik.- 2.13 Die Rotation eines Vektorfeldes.- 2.14 Der Satz von Stokes.- 2.15 Die Rotation in kartesischen Koordinaten.- 2.16 Die physikalische Bedeutung der Rotation.- 2.17 Übungen.- 3 Elektrische Felder um Leiter.- 3.1 Leiter und Nichtleiter.- 3.2 Leiter im elektrostatischen Feld.- 3.3 Das allgemeine elektrostatische Problem; Eindeutigkeitssatz.- 3.4 Einige einfache Leitersysteme.- 3.5 Kapazität und Kondensatoren.- 3.6 Potentiale und Ladungen auf mehreren Leitern.- 3.7 Die in einem Kondensator gespeicherte Energie.- 3.8 Das Randwertproblem aus anderer Sicht.- 3.9 Übungen.- 4 Elektrische Ströme.- 4.1 Elektrischer Strom und Stromdichte.- 4.2 Stationäre Ströme und Ladungserhaltung.- 4.3 Elektrische Leitfähigkeit und Ohmsches Gesetz.- 4.4 Die Physik der Leitung des elektrischen Stroms.- 4.5 Leitung in Metallen.- 4.6 Halbleiter.- 4.7 Stromkreise und Schaltelemente.- 4.8 Energiedissipation während des Stromflusses.- 4.9 Quellenspannung und galvanische Elemente.- 4.10 Netzwerke mit Spannungsquellen.- 4.11 Variable Ströme in Kondensatoren und Widerständen.- 4.12 Übungen.- 5 Die Felder bewegter Ladungen.- 5.1 Von Oersted zu Einstein.- 5.2 Magnetische Kräfte.- 5.3 Messung bewegter Ladung.- 5.4 Invarianz der Ladung.- 5.5 Messungen des elektrischen Feldes in verschiedenen Bezugssystemen.- 5.6 Feld einer Punktladung, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.- 5.7 Felder von Ladungen, die sich zu bewegen beginnen oder zur Ruhe kommen.- 5.8 Kraft auf eine bewegte Ladung.- 5.9 Wechselwirkung zwischen einer bewegten Ladung und anderen bewegten Ladungen.- 5.10 Übungen.- 6 Das magnetische Feld.- 6.1 Definition des magnetischen Feldes.- 6.2 Einige Eigenschaften des Magnetfeldes.- 6.3 Vektorpotential.- 6.4 Das Feld eines beliebigen stromführenden Drahtes.- 6.5 Felder von Stromschleifen und Spulen.- 6.6 Änderung des Magnetfeldes an einer stromführenden Schicht.- 6.7 Die Transformation der Felder.- 6.8 Der Versuch von Rowland.- 6.9 Elektrische Leitung in einem magnetischen Feld: Hall-Effekt.- 6.10 Übungen.- 7 Elektromagnetische Induktion.- 7.1 Faradays Entdeckung.- 7.2 Bewegung eines stabförmigen Leiters durch ein homogenes Magnetfeld.- 7.3 Bewegung einer Schleife in einem inhomogen Magnetfeld.- 7.4 Ruhende Schleife in einem bewegten Magnetfeld.- 7.5 Ein universelles Induktionsgesetz.- 7.6 Die gegenseitige Induktion.- 7.7 Ein „Reziprozitäts“-Satz.- 7.8 Selbstinduktion.- 7.9 Stromkreis mit einer Selbstinduktivität.- 7.10 Im Magnetfeld gespeicherte Energie.- 7.11 Übungen.- 8 Wechselstromkreise.- 8.1 Der Resonanzkreis.- 8.2 Wechselstrom.- 8.3 Wechselstromnetzwerke.- 8.4 Admittanz und Impedanz.- 8.5 Leitung und Energie bei Wechselstromkreisen.- 8.6 Übungen.- 9 Maxwell-Gleichungen und elektromagnetische Wellen.- 9.1 „Etwas fehlt“.- 9.2 Der Verschiebungsstrom.- 9.3 Die Maxwellschen Gleichungen.- 9.4 Die elektromagnetische Welle.- 9.5 Andere Wellenformen; Überlagerung von Wellen.- 9.6 Energietransport durch elektromagnetische Wellen.- 9.7 Die Welle in einem anderen Bezugssystem.- 9.8 Übungen.- 10 Elektrische Felder in Materie.- 10.1 Dielektrika.- 10.2 Die Momente einer Ladungsverteilung.- 10.3 Potential und Feld eines Dipols.- 10.4 Drehmoment und Kraft auf einen Dipol in einem äußeren Feld.- 10.5 Atomare und molekulare Dipole; induzierte Dipolmomente.- 10.6 Permanente Dipolmomente.- 10.7 Das elektrische Feld polarisierter Materie.- 10.8 Kondensator mit Dielektrikum.- 10.9 Das Feld einer polarisierten Kugel.- 10.10 Dielektrische Kugel im homogenen Feld.- 10.11 Das Feld einer Ladung in einem dielektrischen Medium und das Gaußsche Gesetz.- 10.12 Mikroskopische Betrachtung des Dielektrikums.- 10.13 Polarisation in veränderlichen Feldern.- 10.14 Der Strom der gebundenen Ladung.- 10.15 Die elektromagnetische Welle im Dielektrikum.- 10.16 Übungen.- 11 Magnetische Felder in Materie.- 11.1 Verhalten verschiedener Substanzen in einem Magnetfeld.- 11.2 Das Fehlen magnetischer „Ladungen“.- 1l.3 Das Feld einer Stromschleife.- 11.4 Die Kraft auf einen Dipol in einem äußeren Feld.- 11.5 Elektrische Ströme in Atomen.- 11.6 Elektronenspin und magnetisches Moment.- 11.7 Die magnetische Suszeptibilität.- 11.8 Die Magnetfelder magnetisierter Materie.- 11.9 Das Feld eines Permanentmagneten.- 11.10 Freie Ströme und das H-Feld.- 11.11 Ferromagnetismus.- 11.12 Übungen.- Anhang A Ein kurzer Überblick über die spezielle Relativitäts-Theorie.- Anhang B Strahlung einer beschleunigten Ladung.- Übungen.- Anhang C Supraleitung.- Anhang D Magnetische Resonanz.- Übungen.- Anhang E Einheiten und Fundamentalkonstanten.- Sachwortverzeichnis.