Phy121 Physik II

Inhalt der Vorlesung:

Dieses Modul ist die Fortsetzung von PHY111 Physik I, das eine Einführung in experimentellen Grundlagen der klassischen Mechanik umfasst. Hier werden die thermische Bewegung als Erweiterung der klassischen Mechanik sowie die elektrischen und magnetischen Phänomene behandelt, die auch die optischen Phänomene erklären.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (4 Lektionen pro Wochen), sowie wöchentlichen Übungen (jede Woche zwei Stunden Besprechung). Das Modul wird mit einer Prüfung Ende Juni abgeschlossen und ergibt im Total 8 ECTS.

Lernziele: Am Ende der Veranstaltung sollten Studierende folgende Fähigkeiten erworben haben:

1. Die Funktionsweise von Wärmemaschinen quantitativ beschreiben können

2. Den mikroskopischen Ursprung des irreversiblen Verhaltens thermischer Systeme verstehen und mit der Entropie quantitativ beschreiben können

3. Den Einfluss von elektrischen Strömen auf Magnetfelder mit Hilfe der Maxwell-Gleichungen quantitativ beschreiben können

4. Den Ursprung und die Bedeutung der Maxwell-Gleichungen verstehen

5. Den Zusammenhang zwischen optischen und elektro-magnetischen Phänomenen kennen und quantitativ beschreiben können

6. Effekte von Interferenz und Beugung kennen und deren Einfluss auf Mikroskopie verstehen.

7. Das Verhalten elektrischer Schaltungen (Widerstände, Kondensatoren, Spulen) sowohl bei Gleichstrom wie Wechselstrom quantitativ beschreiben.

Leistungsnachweis:

- genügende Note in der Schlussprüfung. Zusätzlich 60 % der Übungen sinnvoll bearbeitet

Literatur:

Die in der Vorlesung gezeigten Folien sind unten verfügbar.

Weitere Literatur:

- Demtröder, Experimentalphysik 2, Springer

- Feynman lectures Band 2, Addison-Wesley

- Ghertsen, Meschede, Physik, Springer

- Tipler, Physik

- Giancoli, Physik

- Halliday, Resnik, Walker, Halliday Physik

- Skript zu den Vorlesungen Physik I und II (PDF, 39 MB)(Version 21.07.21)

Das Skript enthält neben dem Vorlesungsstoff Physik I/II auch Hintergrundinformationen und Kapitel die nicht behandelt wurden. Diese sind manchmal gekennzeichnet, aber nicht immer. Für die Prüfungen relevant sind die  Vorlesungsmitschriften (siehe "Notizen aus der Vorlesung" unten).

In der Vorlesung gezeigte Powerpoint Folien: 

Thermodynamik (PDF, 61 MB)(Version 18.03.22 - inkl. multiple choice Fragen)

Elektrostatik und Ströme (PDF, 1 MB) (Version 13.04.22 - inkl. multiple choice Fragen)

Magnete und Elektrodynamik (PDF, 5 MB) (Version 13.05.22 - inkl. Multiple choice Fragen)

Elektromagnetische Wellen und Optik (PDF, 8 MB) (Version 20.05.22 - inkl. Multiple choice Fragen)

Podcasts der Vorlesungen finden Sie hier

Notizen aus der Vorlesung

Woche 1_1 (PDF, 254 KB)

Woche 1_2 (PDF, 626 KB)

Woche 2_1 (PDF, 829 KB) (Korrektur bei Adiabatenexponent)

Woche 2_2 (PDF, 813 KB)

Woche 3_1 (PDF, 134 KB)

Woche 3_2 (PDF, 501 KB)

Woche 4_1 (PDF, 557 KB)

Woche 4_2 (PDF, 736 KB)

Woche 5_1 (PDF, 286 KB)

Woche 5_2 (PDF, 688 KB)

Woche 6_1 (PDF, 746 KB)

Woche 6_2 (PDF, 996 KB)

Woche 7_1 (PDF, 1 MB)

Woche 7_2 (PDF, 763 KB)

Woche 8 (PDF, 880 KB)

Woche 9_1 (PDF, 449 KB)

Woche 9_2 (PDF, 852 KB)

Woche 10_1 (PDF, 310 KB)

Woche 10_2 (PDF, 463 KB)

Woche 11_1 (PDF, 731 KB)

Woche 11_2 (PDF, 585 KB)

Woche 12_1 (PDF, 303 KB)

Woche 12_2 (PDF, 1 MB)

Woche 13 (PDF, 562 KB)

Woche 14_1 (PDF, 161 KB)

Woche 14_2 (Zusammenfassung) (PDF, 2 MB)

Vorläufiger Plan Inhalt (in Semesterwochen):

Woche 1: Temperatur, kinetische Gastheorie, irreversible Prozesse, Transport durch Diffusion

Woche 2: innere Energie, spezifische Wärmen, thermodynamische Potentiale, der erste Hauptsatz, Carnot-Prozess, van der Waals-Gase

Woche 3: Entropie und der zweite Hauptsatz, mikroskopische Interpretation in der statistischen Mechanik, Boltzmann-Verteilung, thermische Maschinen

Wochen 4: Phasenübergänge, Konvektion, Wärmestrahlung

Woche 5: Elektrostatik, elektrische Ladungen und Potentiale, elektrische Flussdichte; Faraday-Käfig, Poisson-Gleichung, Satz von Gauss

Woche 6: elektrische Dipole, elektrische Polarisation und Kapazität; Eigenschaften von Dielektrika; Energie-Dichte des elektrischen Feldes, van der Waals-Kraft

Woche 7: elektrische Leiter und Ströme, Widerstand, Regeln von Kirchhoff, Leitungsmechanismen, Halbleiter

Woche 8: Satz von Gauss für die magnetische Flussdichte, Ursprung des Magnetfelds in elektrischen Strömen, Gesetz von Biot-Savart und Ampere, Lorentz-Kraft

Woche 9: spezielle Feldverteilungen, Massenspektrometer, Magnetisierung, magnetische Dipole, magnetische Eigenschaften der Materie: Dia-, Para-, und Ferromagnete, NMR

Woche 10: NMR, B-Feld ist ein Effekt der Relativitätstheorie, Induktion, Elektromotor und Generator

Woche 11: elektrische Schwingkreise, die Maxwell-Gleichungen, elektromagnetische Wellen

Woche 12: Wellenoptik, Intensität, Polarisation, Interferenz und Beugung

Woche 13: Beugung, geometrische Optik;

Woche 14: optische Eigenschaften der Materie, Farben, Regenbogen, Zusammenfassung

Übungsblätter 

Näherungen von irrationalen Zahlen und Naturkonstanten (PDF, 78 KB)

Einteilung der Uebungsgruppen (PDF, 26 KB)

Blatt 1 (PDF, 537 KB)

Blatt 2 (PDF, 336 KB)

Blatt 3 (PDF, 229 KB)

Blatt 4 (PDF, 247 KB)

Blatt 5 (PDF, 194 KB)

Blatt 6 (PDF, 184 KB)

Blatt 7 (PDF, 284 KB)

Blatt 8 (PDF, 194 KB)

Blatt 9 (PDF, 802 KB)

Blatt 10 (PDF, 890 KB)

Blatt 11 (PDF, 286 KB)

Lösungen der Übungsblätter

Blatt 1  (PDF, 601 KB)

Blatt 2 (PDF, 418 KB)

Blatt 3 (PDF, 400 KB)

Blatt 4 (PDF, 281 KB)

Blatt 5 (PDF, 426 KB)

Blatt 6 (PDF, 203 KB)

Blatt 7 (PDF, 446 KB) (Korrektur bei Aufgabe 4a)

Blatt 8 (PDF, 224 KB)

Blatt 9 (PDF, 933 KB)

Blatt 10 (PDF, 915 KB)

Blatt 11 (PDF, 317 KB) (Korrektur bei Aufg. 1 b), c) und d) sowie 3d))

Zur Prüfungsvorbereitung finden Sie hier (PDF, 443 KB)eine alte (Probe-)Prüfung einer Vorlesung, welche bis zu einem gewissen Grad vergleichbar ist, allerdings wurden in dieser Vorlesung keine Wärmemachinen oder Wärmeleitung behandelt. Fragen zu diesem Themenbereich fehlen also. Ansonsten wird der Aufbau der Prüfung vergleichbar sein. Lösungen hier (PDF, 198 KB).

Die Prüfung vom FS22, inkl. Lösungen finden Sie hier. (PDF, 1 MB)

Bestanden haben folgende Matrikelnummern (PDF, 34 KB)