Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird die Verbindung von Physik und Elektrotechnik beschrieben. Es werden die grundlegenden Begriffe Ladung, Strom, elektrisches und magnetisches Feld und Spannung eingeführt. Hinzu kommen die in den vier Maxwell-Gleichungen zusammengefassten elementaren Zusammenhänge, auf denen die gesamte Elektrotechnik beruht. Das Kapitel beschreibt ein ebenso einfaches wie universell anwendbares Verfahren, Materie in den Maxwell-Gleichungen zu berücksichtigen. Und es zeigt, wo die klassische Elektrodynamik an ihre Grenzen stößt.
Die Diskussion der Auswirkung der Verwendung neuer Materialien im Flugzeugbau auf die Passagiersicherheit bei Blitzschlag dient als Praxisbeispiel.
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Bei diesem Experiment war das Messergebnis noch etwas genauer als die Vorhersage, welche schwer zu quantifizierende Korrekturen durch die Kernkräfte auf virtuelle Quark-Antiquark-Paare zu berücksichtigen hatte.
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In der Regel bedeuten zwei Indizes die Differenz. Es ist zum Beispiel der Abstandsvektor zweier Objekte gleich der Differenz der Ortsvektoren \(\boldsymbol{r_{21}}=\boldsymbol{r_{2}}-\boldsymbol{r_{1}}\). Der Betrag des Abstandes ist dann \(r_{21}=|\boldsymbol{r}_{21}|\).
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Das Symbol \(\oint\) wird immer dann verwendet, wenn eine Oberfläche oder eine Linie geschlossen ist.
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Das Minuszeichen in (1.15) bedeutet, dass die Energie genau dann gewonnen wird, wenn gegen eine Kraft bewegt wird.
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Der Begriff leitet sich von der griechischen Region Magnesia ab, in der der Überlieferung nach vor etwa 400 Jahren ein Schäfer namens Magnes erstaunt feststellte, dass seine eisernen Nägel an einem bestimmten Stein festklebten.
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Die Idee, dass letztlich alle magnetischen Phänomene elektrischen Ursprungs sind, wurde zunächst von Ampère vorgebracht. Eine gut zu lesende Abhandlung darüber, wie die Erkenntnisse sich historisch entwickelten, ist bei Max Born [6] im Kapitel über die Grundgesetze der Elektrodynamik nachzulesen.
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In Rahmen der Potenzialtheorie kann gezeigt werden, dass dieses Feld nicht sofort entsteht. Vielmehr folgt das Feld im Abstand r mit einer Verzögerung t, welche durch die Lichtgeschwindigkeit gegeben ist: \(t=r/c\).
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Der Überlieferung nach wurde Faraday nach einer Vorführung der Induktion vom Ministerpräsidenten gefragt, wozu das gut sei. Er antworte: Why Sir, there is the probability that you will soon be able to tax it.
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Was heute Maxwell’sche Gleichungen genannt wird nannte Einstein noch Maxwell-Hertz’sche Gleichungen. Denn ohne die Entdeckung elektromagnetischer Wellen durch Heinrich Hertz hätte sich dieser Satz von Gleichungen nicht durchgesetzt.
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In manchen alten Texten wird H auch als magnetische Feldstärke bezeichnet. Dies ist eine schlechte Wahl, da dieses Feld nicht messbar ist und keiner bestimmten Kraft zugeordnet werden kann. Wer Begriffsdiskussionen in Prüfungssituationen vermeiden will, kann immer vom H-Feld oder vom B-Feld sprechen.
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wörtlich: Empfänglichkeit.
Literatur
Faraday M (1839) Experimental Researches in Electricity. Philosophical Transactions Series XI [1831–38].
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Faksimile siehe http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.19053221004/references. Zugegriffen: 2006
Barnes VE et al. (1964) Observation of a Hyperon with Strangeness Minus Three. Phys. Rev. Lett. 12:204
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Van Dyck RS, Eckström RA, Dehmelt HG (1976) Axial, Magnetron, Cyclotron and Spin-Cyclotron Beat Frequencies Measured on Single Electron Almost at Rest in Free Space (Geonium). Nature 262:776 ff.
Van Dyck RS, Schwinberg PG, Dehmelt HG (1977) Precise Measurements of Axial, Magnetron, Cyclotron, and Spin-Cyclotron-Beat Frequencies on an Isolated 1-meV Electron. Phys. Rev. Lett. 38:310 ff.
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Siehe http://dawn.jpl.nasa.gov. Zugegriffen: 2006
Maxwell JC (1865) A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field. Royal Society Transactions Vol. CLV:459
Gauss CF (1813) Observationes cometae secundi, observatorio Gottingensi factae, adjectis nonnullis adnotationibus circa calculum orbitarum parabolicarum. Göttingen
Mertins HC, Gilbert M (2011) Prüfungstrainer Experimentalphysik. 2. Aufl. Springer Spectrum, ISBN 978-3-8274-2826-4
Poppe M (2015) Die Maxwellsche Theorie. Springer-Vieweg, Heidelberg, ISBN 978-3-662-45592-0
Siehe http://www.quantumdiaries.org/wp-content/uploads/2010/05/Zres1.png. Zugegriffen: 2010
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Poppe, M. (2015). Elektrodynamik – die beste Theorie der Welt verstehen. In: Prüfungstrainer Elektrotechnik. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-47954-4_1
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