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Einführung

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Elektrodynamik
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Zusammenfassung

In der Elektrodynamik untersuchen wir elektrische und magnetische Felder, deren Erzeugung durch Ladungen und Ströme, ihre Ausbreitung in Form elektromagnetischer Wellen und ihre Wirkung auf Materie durch elektromagnetische Kräfte. Die Einführung gibt zunächst einen Überblick zur historischen Entwicklung der klassischen Elektrodynamik seit der frühen Entdeckung von Magnetismus und Elektrizität. Über die Untersuchung der Wechselwirkung von Strömen durch Ampère und die Formulierung des Induktionsgesetzes durch Faraday kommen wir zu den Maxwell’schen Gesetzen als vollständigem Gleichungssystem des elektromagnetischen Feldes, und zur speziellen Relativitätstheorie. Als Grundbegriffe werden Ladungen und Ströme samt Ladungserhaltung und Kontinuitätsgleichung eingeführt, und anschliessend die Maxwell’schen Gleichungen in integraler Form diskutiert: Zunächst wie in der Experimentalphysik üblich im SI-System, anschliessend folgt der Übergang zum in der Theorie gebräuchlichen Gauß’schen Einheitensystem.

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Notes

  1. 1.

    Hans Christian Ørsted (\(\star \)1777 Rudkøbing, \(\dag \)1851 Kopenhagen), dänischer Physiker und Chemiker.

  2. 2.

    André-Marie Ampère (\(\star \)1775 Lyon, \(\dag \)1836 Marseille), französischer Mathematiker und Physiker.

  3. 3.

    Michael Faraday (\(\star \)1791 Newington, \(\dag \)1867 Hampton Court Green), englischer Naturforscher.

  4. 4.

    James Clerk Maxwell (\(\star \)1831 Edinburgh, \(\dag \)1879 Cambridge), schottischer Physiker.

  5. 5.

    Albert Einstein (\(\star \)1879 Ulm, \(\dag \)1955 Princeton, New Jersey), theoretischer Physiker.

  6. 6.

    Johann Carl Friedrich Gauß (\(\star \)1777 Braunschweig, \(\dag \)1855 Göttingen), deutscher Mathematiker, Astronom, Geodät und Physiker.

  7. 7.

    Der Satz wurde – wahrscheinlich zum ersten Mal – von Joseph Louis Lagrange im Jahre 1762 formuliert und unabhängig davon später von Carl Friedrich Gauß (1813), George Green (1825) und Michail Ostrogradsky (1831) neu entdeckt.

  8. 8.

    Charles Augustin de Coulomb (\(\star \)1736 Angoulême, \(\dag \)1806 Paris), französischer Physiker.

  9. 9.

    Alessandro Giuseppe Volta (\(\star \)1745 Como, \(\dag \)1827 Como), italienischer Physiker.

  10. 10.

    Randwerte im Ampère’schen Gesetz zu Punkt schrumpfen \(\Rightarrow \oint \limits _{A}d\textbf{A}\,\textbf{j}=\oint \limits _{\partial A}d\textbf{s}\,\textbf{H}=0\Rightarrow \oint \limits _{A}d\textbf{A}\,\textbf{j}_q=-\oint \limits _{\partial A}d\textbf{A}\,\dot{\textbf{D}}\). Bei zeitlich konstantem \(A\Rightarrow \oint d\textbf{A}\,\dot{\textbf{D}}=\frac{d}{dt}\oint d\textbf{A}\,\textbf{D}\Rightarrow \oint \limits _{A}d\textbf{A}\,\textbf{D}=-\int dt\oint d\textbf{A}\,\textbf{j}_q+\text {const}_t,\forall q\Rightarrow \text {const}=0\Rightarrow \oint \limits _{A}d\textbf{A}\,\textbf{D}=q\).

  11. 11.

    Georg Simon Ohm (\(\star \)1789 Erlangen, \(\dag \)1854 München), deutscher Physiker.

Literatur

  1. Ampère, A.M.: Recueil d’observations électro-dynamiques. Chez Crochard, Cloître Saint-Benoît (1822)

    Google Scholar 

  2. Faraday, M.: Experimental Researches in Electricity. Philos. Trans. R. Soc. Lond. Year MDCCCXXXII V, 125 (1832)

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  3. Maxwell, J.C.: A dynamical theory of the electromagnetic field. Philos. Trans. R. Soc. 155, 459 (1865)

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  4. Einstein, A.: Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Ann. Phys. 17, 891 (1905)

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  5. Lenz, E.: Ueber die Bestimmung der Richtung der durch elektrodynamische Vertheilung erregten galvanischen Ströme. Ann. Phys. Chem. 107, 483 (1834)

    Article  ADS  Google Scholar 

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Wolschin, G. (2022). Einführung. In: Elektrodynamik. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-65456-9_1

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