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Level 3
Level 3 setzt die Grundlagen der Vektorrechnung, Differential- und Integralrechnung voraus. Geeignet für Studenten und zum Teil Abiturienten.

Kurs Grundlagen der Elektrodynamik

Maxwell-Gleichungen und elektromagnetische Wellen
  1. 1
    Fragen & Antworten
    1. Warum stehen Feldlinien immer senkrecht auf leitenden Oberflächen?
    Passende Illustrationen
  2. 2
    Elektrischer Fluss - Skalarprodukt von Flächenorthogonalvektor und E-Feld

    Hier werden die Maxwell-Gleichungen anschaulich erklärt. Dazu werden zuerst der Gauß-Integralsatz und Stokes-Integralsatz erläutert und darauf aufbauend die vier Maxwell-Gleichungen.

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    Video
    Maxwell-Gleichungen

    Hier werden die Maxwell-Gleichungen einfach erklärt. Dazu werden zuerst elektrische und magnetische Felder, sowie der Gauß-Integralsatz und Stokes-Integralsatz erläutert.

    Inhalt des Videos
    1. ⏲ [00:15] Anwendungen der Maxwell-Gleichungen – zur Einstimmung.
    2. ⏲ [02:04] Elektrisches Feld
    3. ⏲ [04:57] Magnetisches Feld
    4. ⏲ [10:00] Gauß-Integralsatz – dieses mathematische Theorem verknüpft das Volumenintegral über die Divergenz eines Vektorfeldes mit dem Flächenintegral dieses Vektorfeldes.
    5. ⏲ [18:00] Stokes-Integralsatz – dieses mathematische Theorem verknüpft das Flächenintegral über die Rotation eines Vektorfeldes mit dem Linienintegral dieses Vektorfeldes.
    6. ⏲ [24:17] Erste Maxwell-Gleichung - sagt aus, dass die Ladungen Quellen und Senken des elektrischen Feldes sind.
    7. ⏲ [27:54] Zweite Maxwell-Gleichung – sagt aus, dass magnetische Ladungen stets als Dipole vorkommen. Es gibt keine magnetischen Monopole.
    8. ⏲ [30:59] Dritte Maxwell-Gleichung (Induktionsgesetz) – sagt aus, dass zeitlich veränderliche Magnetfelder elektrische Wirbelfelder erzeugen und andersherum. Hier steckt auch die Lenz-Regel.
    9. ⏲ [35:33] Vierte Maxwell-Gleichung – sagt aus, dass das Magnetfeld durch elektrische Ströme und zeitlich veränderliche elektrische Felder (Verschiebungsstrom) erzeugt werden kann.
    Fragen & Antworten
    1. Was ist der Unterschied zwischen differentieller und integraler Form der Maxwell-Gleichungen?
    Herleitungen & Experimente
    Passende Formeln
    Passende Illustrationen
  3. 3
    Fragen & Antworten
    1. Wie bewegt sich ein elektrischer Dipol im homogenen / inhomogenen E-Feld?
  4. 4
    Herleitungen & Experimente
  5. 5
    Fragen & Antworten
    1. Was unterscheidet Weich-, Hart- und Permanentmagnete?
    2. Was ist die Magnetisierung eines Materials?
  6. 6
    Herleitungen & Experimente
    Herleitung

    Energie des elektrischen Feldes

    Herleitung der Energie vom elektrischen Feld (E-Feld) anhand der gespeicherten Energie einer geladenen Kugel und des Plattenkondensators.

    Herleitung

    Energie des magnetisches Feldes

    Herleitung der Energie des magnetischen Feldes einer Spule und der magnetischen Energie (sowie der Energiedichte) des B-Feldes allgemein.

    Passende Formeln
    Passende Illustrationen
  7. 7
  8. 8
Passende Übungsaufgaben
Fragen & Antworten
  1. Was ist der Unterschied zwischen elektrischen und magnetischen Feldern?
  2. Was ist die Poisson-Gleichung?
  3. Was ist die Multipolentwicklung?
  4. Was sind elektrische Wirbelströme?
  5. Wie funktioniert ein Dynamo?
  6. Wie bewegt sich ein elektrischer Dipol im homogenen / inhomogenen E-Feld?
  7. Was ist die Magnetisierung eines Materials?
  8. Wie funktioniert magnetische Kühlung?
Formelsammlung
Details zum Kurs
  • Copyright: ©2020
  • Lizenz: CC BY 4.0Diese Lektion darf mit der Angabe des Copyrights weiterverwendet werden!
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