Grundlagen der Elektrodynamik
Aus Wissen gegen Minen
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Einführung in die Grundlagen der Elektrodynamik
Diese Lerneinheit soll einen Einstieg in die Elektrodynamik ermöglichen. Sie basiert auf dem Standardwerk zum Thema "Klassische Elektrodynamik" von John David Jackson[1].
Wir wünschen viel Spaß bei der Bearbeitung! Die Autoren Alexander Hertel und Sergej Lassahn, 2008
Vorbereitung
Vor Beginn der Lerneinheit empfiehlt es sich die Vorkenntnisse unter folgendem Link zu testen:
Einführung in das Thema Elektrodynamik
Der Begriff Elektrodynamik bezieht sich auf allgemein auf die Elektrizität bzw. auf alle Elektromagnetischen Erscheinungen und den damit verbundenen Wirkungen.
Von Anbeginn der Menschheit lebten Menschen unter dem starken Einfluss des Elektromagnetismus, jedoch nahmen sie nur den kleinsten Bruchteil dessen Auswirkungen war. Die Menschen dieser Zeit kannten den Magnetismus beispielsweise durch Magnetit, ein Oxid-Mineral, das auch gemeinhin als Eisen bezeichnet werden kann und erstaunlicherweise in einer kubischen Form auftritt.
Weniger offensichtliche Effekte des Elektromagnetismus - hinsichtlich des Aufbaus und des Zusammenhalts der Materie, das Wesen des in diesem Sinne nicht voll bewusst wahrgenommenen Lichts - wurden erst in der Zeit nach dem Mittelalter entdeckt und durch eine Vielzahl von Theorien und bestätigenden Experimenten auf ein wissenschaftliches Fundament gestellt. Einer der ersten, der bemerkenswertes auf dem Gebiet des Elektromagnetismus geleistet hat, war Cavendish, der im Jahr 1771 und 1773 Experimente zur Elektrostatik durchführte. Im Jahr 1785 folgte Coulomb mit weiteren Untersuchungen, nach denen eine Phase der weltweiten Untersuchung der elektromagnetischen Phänomene begann. Im frühen 19. Jahrhundert führte Faraday Experimente durch, welche sich mit Effekten elektromagnetischer Ströme befassten. Schließlich publizierte Maxwell seine maxwellschen Gleichungen, welche von Hertz, der entdeckt hatte, dass sich elektromagentische Wellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, durch ein Experimente bestätigt wurden.
Heute, im 21. Jahrhundert, wird die klassische Elektrodynamik in den Bereich der als Standardmodell bekannten Theorie von Teilchen und Wechselwirkungen eingeordnet.
Dieses Standardmodell beschreibt die angesprochenen Effekte auf Basis der Wechselwirkungen von elementaren Bausteinen, den Quarks, welche die Nukleonen aufbauen, den Leptonen, zu denen unter anderem auch die Elektronen zählen, die über Kraftträger, Photonen, Z-Bosonen, Gluonen miteinander wechselwirken. Die klassische Elektrondynamik ist unter dem Gesichtspunkt des Standardmodells nur als Quantenelektrodynamik zu verstehen, welche sich mit Symmetriebrüchen und der schwachen sowie der elektromagnetischen Wechselwirkung vereint.[1]
Lerneinheiten
Der folgende Lehrstoff stellt eine Einführung in das weite Feld der Elektrodynamik dar, welches folgende Lehrinhalte berührt:
Erfolgskontrolle
Die Erfolgskontrolle kann mit Hilfe des Abschlusstestes unter folgendem Link durchgeführt werden:
Quellen
- ↑ 1,0 1,1 Jackson 2002:John David Jackson: Klassische Elektrodynamik, 3. Aufl., de Gruyter, Berlin 2002, ISBN 3-11-016502-3
Wissen 1995 Rudolf Göbel (Hrsg.): Wissenspeicher Physik, 1. Aufl., Cornelsen Scriptor / Volk und Wissen, Berlin 1995, ISBN 3-589-21064-8
Duden 2001 Schülerduden Physik, 4. Aufl., Bibliogr. Inst. + Brockhaus, Mannheim 2001, ISBN 3-411-05374-7
Erstellt von Sergej Lassahn und Alexander Hertel im Rahmen der Lehrveranstaltung Wissensmanagement II an der FHTW Berlin
Wintersemester 2007/2008,,
Kategorien: Wissen | Kurs | Methoden
