Rechenmethoden der Elektrodynamik: Aufgaben mit Lösungen

A. Elektrostatik.- 1. Ladungen im materiefreien Raum.- 1. Punktladungen außerhalb des Nullpunkts (Multipolentwicklung).- 2. Vier Ladungen, Quadrupol.- 3. Dreieck und Stern aus Punktladungen: Oktupol.- 4. Ladungen in den Ecken eines Würfels.- 5. Elementare Lösung der Poissonschen Gleichung.- 6. Greensche Funktion zur Poissonschen Gleichung.- 7. Multipolentwicklung einer Raumladung.- 8. Multipolentwicklung bei Zylinder- und Kugelsymmetrie.- 9. Geladener Kreisring.- 10. Ladungsverteilung auf der z-Achse.- 11. Kugelförmiger Atomkern.- 12. Homogen geladenes gestrecktes Ellipsoid: Potential.- 13. Homogen geladenes gestrecktes Ellipsoid: Feldenergie.- 14. Homogen geladenes abgeplattetes Ellipsoid.- 15. Deformation eines Atomkerns (Fission).- 2. Geladene Metallkörper.- 16. Kapazität eines abgeplatteten Ellipsoids.- 17. Metallische Kreisscheibe.- 18. Feldenergie eines abgeplatteten metallischen Ellipsoids.- 19. Metallkugel im homogenen Feld.- 20. Gestrecktes Metallellipsoid im homogenen Feld.- 21. Elliptischer Metallzylinder.- 22. Elliptischer Metallzylinder im homogenen Feld.- 23. Kondensator aus zwei konfokalen elliptischen Zylindern.- 24. Potentialfeld eines Spalts (konforme Abbildung).- 25. Streufeld eines Plattenkondensators (konforme Abbildung).- 26. Zwei parallele Kreiszylinder (konforme Abbildung).- 27. Elektrisches Spiegelbild: Punkt und Ebene.- 28. Elektrisches Spiegelbild: Punkt und Kugel.- 29. Vier parallele Drähte (Quadrupolfeld).- 30. Potentialfeld eines Kreisringes.- 3. Dielectrica.- 31. Dielektrischer Zylinder im homogenen Feld.- 32. Dielektrische Kugel im homogenen Feld.- 33. Dielektrisches Ellipsoid im homogenen Feld.- 34. Kraft auf Punktladung vor ebenem Dielectricum.- 35. Feld einer Punktladung vor dielektrischer Kugel.- 36. Ebener Plattenkondensator (Faraday-Versuche).- 37. Ebener Plattenkondensator: teilweise eingeschobenes Dielectricum.- 38. U-Rohr mit dielektrischer Flüssigkeit.- B. Stationäre Ströme. Magnetfelder.- 1. Stationäre Ströme.- 39. Wheatstonesche Brücke: Effektiver Widerstand.- 40. Wheatstonesche Brücke zur Temperaturmessung.- 41. Charakteristik einer Elektronenröhre.- 2. Magnetostatik.- 42. Homogen magnetisierte Eisenkugel.- 43. Feld zwischen Polschuhen.- 44. Paramagnetische Kugel im homogenen Feld.- 45. Paramagnetisches Ellipsoid im homogenen Feld.- 3. Magnetfeld eines Gleichstroms.- 46. Magnetfeld eines geradlinigen Gleichstroms.- 47. Magnetfeld von vier parallelen Strömen (Quadrupolfeld).- 48. Solenoid.- 49. Kreisstrom.- 50. Helmholtz-Spulen.- 51. Rotierende Kugel („Spin“).- 52. Stromblatt.- 4. Energie der Magnetfelder von Strömen.- 53. Formeln für die Selbstinduktion eines Stromkreises.- 54. Selbstinduktion eines konzentrischen Doppelkabels.- 55. Zwei konzentrische Solenoide.- 56. Induktion zwischen zwei Kreisströmen.- 57. Induktion zwischen zwei parallelen Drähten.- 58. Selbstinduktion eines Stromkreises aus zwei langen Drähten.- 59. Selbstinduktion für zwei lange Drähte, andere Methode.- 60. Selbstinduktion eines Stromblatts.- 61. Gegenseitige Induktion zweier Stromblätter.- 62. Selbstinduktion einer Doppelleitung aus zwei Stromblättern.- 63. Kraft zwischen zwei Stromkreisen.- 64. Kraft zwischen zwei parallelen Strömen.- 65. Kraft zwischen zwei Kreisströmen.- C. Zeitabhängige Felder.- 1. Wechselstromkreise.- 66. Plattenkondensator: Verschiebungsstrom.- 67. Verschiebungsstrom für zwei konzentrische Zylinder.- 68. Wechselspannung an unbelastetem RC-Kreis.- 69. Unbelasteter RC-Kreis, komplexe Schreibweise.- 70. Kette aus mehreren RC-Gliedern.- 71. Rechteckiger Spannungsstoß am RC-Kreis.- 72. Unsymmetrischer Spannungsstoß am RC-Kreis (Sägezahn).- 73. Exponentieller Spannungsstoß am RC-Kreis.- 74. RCL-Kreis mit beliebigem Spannungsverlauf.- 75. RCL-Kreis, freie Schwingung.- 76. RCL-Kreis mit Wechselspannung.- 77. Kette aus 2 bzw. 3 RCL-Kreisen.- 78. Energiebilanz eines RCL-Kreises.- 79. Transformator: Ströme und Spannungen.- 80. Transformator, Nutzeffekt.- 81. Telegraphengleichung.- 82. Verzerrungsfreies Kabel.- 83. Wellenwiderstand einer Doppelleitung.- 2. Wirbelströme, Skineffekt.- 84. Wirbelströme in Solenoid mit Metallkern.- 85. Wirbelströme in Metall zwischen zwei Stromblättern.- 86. Energieverlust durch Wirbelströme.- 87. Wirbelströme, reelle Schreibweise.- 88. Hochfrequenzfeld in Metallzylinder (TM- u. TE-Lösung).- 89. Skineffekt für TM-Lösung im Metallzylinder.- 90. Skineffekt für sehr dicken Leiter.- 3. Wellenleiter.- 91. TM-Welle in zylindrischem Rohr.- 92. TE-Welle in zylindrischem Rohr.- 93. Gruppengeschwindigkeit der Wellen.- 94. Wellenleiter von rechteckigem Querschnitt.- 95. Energietransport in einer TE-Welle.- 96. Berechnung der Wellen aus Vektorpotential.- 4. Ausbreitung elektromagnetischer Wellen.- 97. Retardierung, elementar.- 98. Retardierung, Greensche Funktion.- 99. Hertzscher Dipol: Feldstärken.- 100. Hertzscher Dipol: Abstrahlung.- 101. Hertzscher Dipol: Koordinatenfreie Beschreibung.- 102. Lineare Antenne als Hertzscher Dipol.- 103. Lineare Antenne: Potentiale.- 104. Strahlungsfeld einer kreisförmigen Antenne.- 105. Strahlungsfeld eines allgemeineren Ringstroms.- 106. Strahlungsfeld eines elektrischen Quadrupols.- 107. Strahlungsfeld einer beliebigen Stromverteilung.- 108. Debye-Potentiale.- 109. Kugelfunktionen für das Strahlungsfeld.- 110. Elektrische und magnetische Dipollösungen.- 111. E2- und M1-Strahlung zweier Dipole.- 5. Elektromagnetische Wellen an Grenzflächen.- 112. Ebene Welle.- 113. Fresnelsche Formeln.- 114. Fresnelsche Formeln, Energiebilanz.- 115. Metalloberfläche.- D. Korpuskeln in elektromagnetischen Feldern.- 116. Elektronenlinse in Gaußscher Näherung.- 117. Elektronenlinse: Variationsprinzip.- 118. Fokussierung im Sektorfeld.- 119. Lorentzkraft.- 120. Hamilton-Funktion.- 121. Teilchenbahn im homogenen Magnetfeld.- 122. Teilchenbahn in kombinierten Feldern.- 123. Betatron.- 124. Strahlung eines beschleunigten Teilchens.- 125. Streuquerschnitt eines freien Elektrons.- E. Eigenschaften der Materie.- 1. Dielektrizitätskonstante und Brechungsindex.- 126. Onsager-Kirkwood-Formel.- 127. Dipolmoleküle: Orientierungspolarisation.- 128. Atompolarisation: starre Elektronenhülle.- 129. Atompolarisation: Schalenmodell.- 130. Dipolmoment des H2O-Moleküls.- 131. Refraktion.- 132. Anomale Dispersion.- 133. Plasma.- 134. Signalgeschwindigkeit.- 2. Elektrische Leitfähigkeit.- 135. Modell der Leitfähigkeit in Metallen.- 136. Leitfähigkeitsmodell: Joulesche Wärme.- 137. Wiedemann-Franzsches Gesetz.- 138. Hall-Effekt.- 3. Magnetische Suszeptibilität.- 139. Zeeman-Effekt.- 140. Paramagnetische Suszeptibilität: allgemeine Theorie.- 141. Paramagnetische Suszeptibilität. von Sauerstoff.- 142. Diamagnetische Suszeptibilität.- 4. Ferromagnetismus.- 143. Allgemeine Theorie.- 144. Remanenz.- 145. Paramagnetisches Verhalten.- 146. Hystereseschleife.- 147. Antiferromagnetische Substanz.- 148. Antiferromagneticum: feldfreier Fall.- 149. Suszeptibilität eines Antiferromagneticums.- 1. Grundgleichungen.- 2. Verschiedene Begriffsbildungen.- 3. Dimensionen und Einheiten.- 4. Umrechnungsbeispiel.