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 Anfang 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. elektrische und magnetische Phänomene 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

 

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)

Die Skripte enthalten neben dem Vorlesungsstoff Physik I/II noch Hintergrundinformationen und Kapitel die nicht behandelt wurden. Diese sind manchmal gekennzeichnet, aber nicht immer. Für die Prüfungen relevant sind die  Vorlesungsmitschriften.

 

Vorläufiger Plan Inhalt (in Semesterwochen):

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

Woche 2: Boltzmann-Verteilung, innere Energie, thermodynamische Potentiale, der erste Hauptsatz.

Woche 3: Carnot-Prozess, Entropie und der zweite Hauptsatz, mikroskopische Interpretation in der statistischen Mechanik, spezifische Wärmen

Wochen 4: thermische Maschinen, Phasenübergänge, van der Waals-Gase, nicht-Gleichgewichts Phänomene

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

Woche 6: Poisson-Gleichung, elektrische Dipole, elektrische Polarisation und Kapazität; Eigenschaften von Dielektrika; van der Waals-Kraft

Woche 7: Energie-Dichte des elektrischen Feldes, 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

Woche 9: spezielle Feldverteilungen, Magnetisierung, magnetische Dipole, Vektor-Potential, B-Feld ist ein Effekt der Relativitätstheorie

Woche 10: magnetische Eigenschaften der Materie: Dia-, Para-, und Ferromagnete.

Woche 11: Induktion, Elektromotor und Generator, elektrische Schwingkreise

Woche 12: die Maxwell-Gleichungen und elektromagnetische Wellen

Woche 13: Wellenoptik, Interferenz und Beugung, Intensität, optische Eigenschaften der Materie, Farben

Woche 14: der Uebergang zur geometrischen Optik; Zusammenfassung

In der Vorlesung gezeigte Powerpoint Folien: 

 

Podcasts der Vorlesungen finden Sie hier

Notizen aus der Vorlesung

 

Übungsblätter 

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

 

Lösungen der Übungsblätter