Theoretische Elektrodynamik, Wintersemester 2016/17


Prof. Dr. Carsten Timm
carsten.timmtu-dresden.de
Raum A 101, Zellerscher Weg 17
Sprechstunde: Dienstag 08:00-10:00 und nach Vereinbarung (bevorzugt)

Auf dieser Seite werden Informationen zur Vorlesung Elektrodynamik und zu den Übungen bereitgestellt.

Allgemeine Informationen

Die Vorlesung Elektrodynamik bildet den zweiten Teil des Vorlesungszyklus zur Theoretischen Physik im Bachelor-Studium. Sie beschäftigt sich mit der theoretischen Beschreibung von elektromagnetischen Phänomenen. Ein zentrales neues Konzept ist der Begriff des Feldes. In dieser Vorlesung wird zum ersten Mal eine Feldtheorie, die klassische Elektrodynamik, systematisch besprochen. Die folgenden Kapitel werden behandelt:

  1. Elektrostatik im Vakuum
  2. Elektrostatik in Materie
  3. Magnetostatik im Vakuum
  4. Magnetostatik in Materie
  5. Elektrodynamik und Eichtheorie
  6. Elektromagnetische Wellen
  7. Retardierte Felder
  8. Kovariante Formulierung der Elektrodynamik
  9. Lagrange-Formalismus der Elektrodynamik

Skript

Zu dieser Vorlesung wird im Laufe der Vorlesung ein Skript erstellt. Der letzte Stand kann hier heruntergeladen werden und wird regelmäßig aktualisiert (beachten Sie das Datum auf der Titelseite). Es existiert bereits ein vollständiges Skript zur Elektrodynamik für das Lehramtsstudium. Dieses kann hier heruntergeladen werden. Es deckt aber in Tiefe und Umfang nicht den Stoff dieser Vorlesung ab. Für Hinweise zu Fehlern oder Unklarheiten in den Skripten bin ich sehr dankbar. Vor einem wiederholten Herunterladen ist es eventuell erforderlich, den Browser-Cache zu leeren, um die neueste Version der Datei zu erhalten.

Begleitende Vorlesung Spezielle Kapitel der Elektrodynamik: Multipole, Legendrepolynome usw.

Herr Priv.-Doz. Dr. Thomas Beier (GSI Darmstadt und TU Dresden) bietet vom 18. Oktober bis zum 2. November eine freiwillige Blockveranstaltung an, die vertiefend v. a. mathematische Methoden der Elektrodynamik behandelt. Die Vorlesungsankündigung finden Sie hier.

Übungen

Nicht jede und jeder versteht Physik auf dieselbe Weise. Manche profitieren mehr vom Rechnen von Übungsaufgaben, andere von der Präsentation in der Vorlesung, vom Nachlesen zu Hause oder von der Diskussion in einer kleinen Gruppe. Die Erfahrung zeigt aber, dass in der Theoretischen Physik ein wirkliches Verständnis der Konzepte nur durch praktische Anwendung erreicht wird. Die Übungen stellen dazu konkrete Anlässe bereit. Es ist daher dringend angeraten, die Übungsaufgaben zu lösen. Diese werden überwiegend die behandelten Methoden auf konkrete Probleme anwenden.

Es wird zwei Typen von Übungsaufgaben geben: Präsenzaufgaben, die in Kleingruppen in den Übungen bearbeitet werden, und Hausaufgaben. Die Lösungen für letztere sollen von Studierenden in der jeweils folgenden Woche vorgestellt werden. Auch für die Lösung der Hausaufgaben wird die Arbeit in Gruppen ausdrücklich empfohlen, da das Erklären des Stoffes bekanntlich einer der besten Wege zum Verständnis ist. Aber natürlich muss jeder sicherstellen, den Stoff individuell zu beherrschen. Eine gute Methode ist, zunächst allein die Übungsaufgaben zu bearbeiten und dann über diese und über den Stoff im Allgemeinen in der Gruppe zu sprechen.

Die Übungen bieten auch eine gute Gelegenheit, Fragen zum Stoff zu diskutieren.

Die Online-Einschreibung für die Übungen ist abgeschlossen. Persönliche Einschreibung in den jeweiligen Übungsgruppen ist möglich, wobei die Teilnehmerzahl auf 15 begrenzt ist. Wegen geringer Einschreibezahlen werden die beiden Gruppen am Freitag in der 2. DS in Raum BZW/A418 zusammengelegt, mit Angelo Pidatella als Tutor.

Der Wechsel von einem Übungsblatt zum nächsten erfolgt von Freitag auf Montag. Die Übungsblätter (mit Präsenzaufgaben für dieselbe Woche und Hausaufgaben für die folgende Woche) werden i. A. am Montag zur ersten Übung der Woche online in OPAL zur Verfügung gestellt. Zumindest am Montag wird der Tutor auch Übungsblätter mitbringen.

Hier ist zur Information die Lösung für Hausaufgabe 9 (formaler Beweis, für welche Winkel zwischen zwei geerdeten Platten die Bildladungsmethode anwendbar ist).

Klausur

Der Klausurtermin steht noch nicht fest. Die Bearbeitungszeit beträgt 180 Minuten. Zugelassene Hilfsmittel: Zur Klausur darf ein beidseitig beschriebenes Blatt im Format bis A4 mit beliebigem Inhalt mitgebracht werden. Ein gedrucktes Dokument ist zulässig, sofern die Schriftgröße 10pt nicht unterschreitet. Elektronische Geräte jeglicher Art sind nicht zulässig.