Grimsehl Lehrbuch Der Physik: Band 2: Elektrizitätslehre

ISBN-13: 9783663057024 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 348 str.

Rudolf Gradewald

Spis treści

1. Allgemeines zu den Elektromagnetischen Erscheinungen.- 1.1. Entwicklung der Elektrizitätslehre.- 1.2. Der elektrisch geladene Zustand der Stoffe.- 1.3. Maßeinheiten der Elektrizitätslehre.- 2. Das Statische Elektrische Feld.- 2.1. Die elektrische Ladung.- 2.1.1. Erzeugung des elektrisch geladenen Zustandes.- 2.1.2. Grundeigenschaften der elektrischen Ladung.- 2.1.3. Das Coulombsche Gesetz.- 2.1.4. Die Elementarladung.- 2.2. Das elektrostatische Feld im Vakuum.- 2.2.1. Fernwirkung und Nahwirkung.- 2.2.2. Das elektrische Feld.- 2.2.3. Die elektrische Feldstärke.- 2.2.4. Der elektrische Feldfluß.- 2.2.5. Arbeit im elektrischen Feld.- 2.2.6. Das elektrische Potential.- 2.2.7. Spezielle Fälle von Feldstärke und Potential.- 2.2.8. Dipole.- 2.2.9. Die Potentialgleichung.- 2.3. Leiter im elektrostatischen Feld.- 2.3.1. Feldstärke und Potential in Leitern.- 2.3.2. Die Flächendichte der Ladung.- 2.3.3. Influenz.- 2.3.4. Die Kapazität.- 2.3.5. Kondensatoren.- 2.3.6. Schaltung von Kondensatoren.- 2.3.7. Elektrometer.- 2.3.8. Messung der Elementarladung.- 2.4. Dielektrika im elektrostatischen Feld.- 2.4.1. Die relative Dielektrizitätskonstante (Dielektrizitätszahl).- 2.4.2. Polarisation des Dielektrikums.- 2.4.3. Die elektrische Verschiebung.- 2.4.4. Erweiterung der Elektrostatik im Vakuum auf Dielektrikum.- 2.4.5. Feldstärke und Verschiebung im Dielektrikum.- 2.4.6. Brechung der Feldlinien.- 2.4.7. Energiedichte und Kräfte des elektrostatischen Feldes.- 2.4.8. Die molekularen Vorgänge bei der Polarisation des Dielektrikums.- 2.4.9. Durch Polarisation hervorgerufene Effekte.- 2.4.10. Kondensatoren mit Dielektrikum.- 3. Der Stationäre Elektrische Strom (Gleichstrom).- 3.1. Allgemeine Grundlagen.- 3.2. Der elektrische Widerstand.- 3.2.1. Das Ohmsche Gesetz.- 3.2.2. Abhängigkeit des Widerstandes eines Leiters von den Abmessungen und dem Leitermaterial.- 3.2.3. Temperatureinfluß.- 3.2.4. Praktische Ausführungsformen von Widerständen.- 3.3. Ströme in einfachen und in verzweigten Stromkreisen.- 3.3.1. Die Kirchhoffschen Regeln.- 3.3.2. Spezielle Widerstandsschaltungen.- 3.3.3. Messung der Urspannung.- 3.3.4. Anwendung des Ohmschen Gesetzes zur Spannungs- und Strommessung.- 3.4. Elektrische Arbeit; Stromwärme.- 3.4.1. Arbeit und Leistung elektrischer Ströme.- 3.4.2. Leistungsanpassung.- 3.4.3. Anwendungen der Stromwärme.- 3.5. Elektronenkinetik des elektrischen Stromes.- 3.5.1. Nachweis der „freien Elektronen“.- 3.5.2. Der Elektronenstrom.- 3.5.3. Das Ohmsche Gesetz in allgemeiner Form.- 3.5.4. Satz von der Erhaltung der Ladung.- 4. Das Elektromagnetische Feld.- 4.1. Magnetische Felder.- 4.1.1. Felder der Permanentmagnete.- 4.1.2. Eisen im Magnetfeld.- 4.2.3. Unterschied zwischen dem elektrostatischen und dem magnetostatischen Feld.- 4.1.4. Magnetische Felder elektrischer Ströme.- 4.1.5. Spule mit Eisenkern.- 4.1.6. Allgemeines über Größen des magnetischen Feldes.- 4.1.7. Die magnetische Feldstärke.- 4.1.8. Das Durchflutungsgesetz.- 4.1.9. Experimentelle Bestätigung des Durchflutungsgesetzes.- 4.1.10. Magnetfelder spezieller Leiteranordnungen.- 4.1.11. Das Biot-Savartsche Gesetz.- 4.1.12.. Differentielle Schreibweise des Durchflutungsgesetzes.- 4.1.13. Magnetfeld eines Konvektionsstromes.- 4.1.14. Magnetostatik.- 4.2. Die elektromagnetische Induktion.- 4.2.1. Experimentelle Grunderscheinungen.- 4.2.2. Das Faradaysche Induktionsgesetz.- 4.2.3. Elektromagnetische Induktion in bewegten Leitern.- 4.2.4. Gegenseitige Induktion zweier Stromkreise.- 4.2.5. Selbstinduktion.- 4.2.6. Die magnetische Feldenergie.- 4.2.7. Messung der magnetischen Spannung.- 4.2.8. Die allgemeinste Gleichung für die induzierte Spannung.- 4.3. Kraftwirkung auf Ströme im Magnetfeld.- 4.3.1. Experimentelle Grundlagen.- 4.3.2. Gerader Leiter im homogenen Magnetfeld.- 4.3.3. Kräfte paralleler Stromleiter aufeinander.- 4.3.4. Drehmoment einer Leiterschleife im Magnetfeld.- 4.3.5. Kraft auf bewegte Ladung im Magnetfeld.- 4.3.6. Kräfte zweier bewegter Punktladungen aufeinander.- 4.3.7. Die Lenzsche Regel.- 4.3.8. Lorentzkraft und elektromagnetische Induktion.- 4.3.9. Elektrische Meßgeräte.- 4.4. Die Maxwellschen Gleichungen.- 4.4.1. Verallgemeinerung des Induktionsgesetzes.- 4.4.2. Verallgemeinerung des Durchflutungsgesetzes.- 4.5. Stoffe im Magnetfeld.- 4.5.1. Experimentelle Grunderscheinungen.- 4.5.2. Die relative Permeabilität.- 4.5.3. Die Magnetisierung der Stoffe.- 4.5.4. Die Materialgleichung.- 4.5.5. Magnetische Feldstärke und Induktion in unterschiedlichen Medien.- 4.5.6. Die Magnetisierung M.- 4.5.7. Dia-, Para- und Ferromagnetismus.- 4.5.8. Der magnetische Kreis.- 4.5.9. Kräfte und Energieeinwirkung auf Stoffe im Magnetfeld.- 4.5.10. Entmagnetisierung.- 4.5.11. Die molekularen Vorgänge bei der Magnetisierung der Stoffe.- 4.6. Das magnetische Feld der Erde.- 4.6.1. Der Verlauf des Erdfeldes.- 4.6.2. Die Intensität des Erdmagnetismus.- 4.6.3. Die physikalischen Grundlagen des Erdmagnetismus.- 4.6.4. Erd- und Gesteinsmagnetismus.- 5. Wechselstrom.- 5.1. Allgemeine Grundlagen.- 5.2. Mittelwerte des Stromes und der Spannung.- 5.3. Arbeit und Leistung des Wechselstromes.- 5.4. Darstellung harmonischer Wechselströme.- 5.5. Widerstand, Spule und Kondensator im Wechselstromkreis.- 5.6. Komplexe Darstellung von Wechselstromgrößen.- 5.6.1. Schreibweise komplexer Zahlen.- 5.6.2. Rechenregeln.- 5.6.3. Ruhende Zeiger.- 5.7. Der komplexe Wechselstromwiderstand.- 5.8. Anwendung der komplexen Schreibweise.- 5.8.1. Reihen- und Parallelschaltung.- 5.8.2. Reihenschaltung von R, L und C.- 5.8.3. Parallelschaltung von R, L und C.- 5.8.4. Elektromagnetische Schwingungen.- 5.9. Spezielle Erscheinungen des Wechselstromes.- 5.9.1. Kompensation der Phasenverschiebungen.- 5.9.2. Skineffekt.- 5.9.3. Messung von Kapazitäten und Induktivitäten in der Brücke.- 5.10. Mehrphasenströme.- 5.10.1. Erzeugung von mehrphasigem Wechselstrom.- 5.10.2. Das magnetische Drehfeld.- 5.10.3. Leitungsführung bei Drehstrom.- 5.11. Der Transformator.- 5.11.1. Allgemeiner Aufbau.- 5.11.2. Wirkungsweise.- 5.11.3. Spezielle Anwendungen.- 5.12. Meßinstrumente für Wechselstrom.- 6. Elektrotechnische Anwendungen.- 6.1. Allgemeine Grundlagen der Generatoren und Motoren.- 6.2. Gleichstromgeneratoren.- 6.3. Kennlinien der Gleichstromgeneratoren.- 6.4. Gleichstrommotoren.- 6.5. Wechselstromgeneratoren.- 6.6. Wechselstrommotoren.- 6.7. Verschiedene Anwendungen des Elektromagnetismus.- 7. Leitung des Elektrischen Stromes in Flüssigkeiten.- 7.1. Das Phänomen der Ionenleitung in Flüssigkeiten und die Faradayschen Gesetze.- 7.2. Das atomistische Modell einer elektrolytischen Lösung.- 7.2.1. Echte und potentielle Elektrolyte.- 7.2.2. Solvatation der Ionen in der Lösung.- 7.3. Die elektrische Leitfähigkeit elektrolytischer Lösungen.- 7.4. Überführungszahlen und individuelle lonenbeweglichkeit.- 7.5. Galvanische Elemente.- 7.6. Elektrodenpotential.- 7.6.1. Aufteilung der Zellspannung in Galvanispannungen.- 7.6.2. Die Galvanische Spannungsreihe und Elektrodenarten...- 7.7. Die elektrischen Eigenschaften einer galvanischen Zelle bei Stromfluß.- 7.8. Elektrochemische Stromquellen.- 7.8.1. Primärelemente.- 7.8.2. Sekundärelemente.- 7.8.3. Brennstoffelemente.- 7.9. Weitere technische Anwendungen der elektrochemischen Vorgänge und elektrokinetische Erscheinungen.- 7.9.1. Technische Elektrolyse und Galvanotechnik.- 7.9.2. Korrosion.- 7.9.3. Elektrochemische Analyseverfahren.- 7.9.4. Elektrokinetische Erscheinungen.- 8. Leitung des Elektrischen Stromes in Gasen.- 8.1. Grundlagen.- 8.1.1. Erzeugung elektrischer Ladungsträger in Gasen.- 8.1.2. Vernichtung elektrischer Ladungsträger in Gasen (Rekombination).- 8.1.3. Bewegung elektrischer Ladungsträger in Gasen.- 8.2. Elektrische Gasentladungen.- 8.2.1. Glimmentladung.- 8.2.2. Bogenentladung.- 8.2.3. Korona- und Funkenentladung.- 8.2.4. Anwendungen der Gasentladungen.- 8.3. Luftelektrizität.- 8.3.1. Elektrische Leitfähigkeit der Atmosphäre.- 8.3.2. Elektrisches Feld der Atmosphäre.- 8.3.3. Ersatzschaltbild des luftelektrischen Stromkreises.- 8.3.4. Gewitter.- 9. Leitung des Elektrischen Stromes im Hochvakuum.- 9.1. Erzeugung von freien Elektronen.- 9.1.1. Lichtelektrischer Effekt.- 9.1.2. Glühelektrischer Effekt.- 9.1.3. Sekundärelektronenemission.- 9.1.4. Feldemission.- 9.2. Bewegung der Ladungsträger.- 9.2.1. Bewegung im homogenen elektrischen Feld.- 9.2.2. Bewegung im homogenen magnetischen Feld.- 9.2.3. Bestimmung von e/m.- 9.2.4. Bestimmung der Geschwindigkeit der Ladungsträger.- 9.2.5. Bahnen elektrischer Teilchen im magnetischen Erdfeld (Polarlicht).- 9.3. Eigenschaften und Wirkungen von Teilchenstrahlen.- 9.3.1. Katodenstrahlen.- 9.3.2. Ionenstrahlen.- 9.4. Anwendungen der Stromleitung im Vakuum.- 9.4.1. Die Glühkatode.- 9.4.2. Elektronenröhren.- 9.4.3. Charakteristische Größen der Elektronenröhren.- 9.4.4. Elektronenmikroskope.- 9.4.5. Feldelektronen- und Feldionenmikroskope.- 9.4.6. Weitere Elektronengeräte.- 10. Leitung des Elektrischen Stromes in Festkörpern.- 10.1. Mechanismus der Stromleitung.- 10.1.1. Das Energiebändermodell.- 10.1.2. Metallische Leitfähigkeit.- 10.1.3. Halbleiter.- 10.1.4. Der p-n-Übergang.- 10.2. Anwendungen der Halbleiter.- 10.2.1. Gleichrichter.- 10.2.2. Transistoren.- 10.3. Supraleitung.- 10.3.1. Supraleitende Stoffe.- 10.3.2. Supraleitende Stromkreise.- 10.3.3. Spezielles Verhalten der Supraleiter.- 10.4. Thermoelektrizität und Peltier-Effekt.- 10.4.1. Thermoelektrischer Effekt.- 10.4.2. Peltier-Effekt.- 10.4.3. Thomson- und Benedicks-Effekt.- 10.5. Galvano- und thermomagnetische Effekte.- 10.5.1. Hall-Effekt.- 10.5.2. Widerstandsänderung im Magnetfeld.- 10.5.3. Thermomagnetische Effekte.- 10.6. Kontaktspannungen.- 10.6.1. Entstehung elektrischer Doppelschichten.- 10.6.2. Doppelschichten an Isolatoren.- 10.6.3. Doppelschicht Metall-Isolator.- 10.6.4. Doppelschichten an Metallen.- 11. Elektromagnetische Schwingungen und Wellen.- 11.1. Elektrische Schwingungen.- 11.1.1. Eigenschwingungen.- 11.1.2. Erzwungene Schwingungen.- 11.1.3. Instationärer Schwingkreis.- 11.2. Elektromagnetische Wellen längs Leitungen.- 11.2.1. Lecher-Leitungen.- 11.2.2. Hohlleiter.- 11.3. Elektromagnetische Wellen im Raum.- 11.3.1. Die Wellengleichung.- 11.3.2. Experimenteller Nachweis der elektromagnetischen Raumwellen.- 11.3.3. Das Wellenfeld eines Dipols.- 11.3.4. Ebene elektromagnetische Wellen.- 11.3.5. Die Fortpflanzung der elektromagnetischen Wellen.- 11.4. Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen.- 11.4.1. Sinusschwingungen.- 11.4.2. Nichtsinusförmige Schwingungen.- 11.4.3. Modulierte Schwingungen.- 11.5. Anwendungsbeispiele elektromagnetischer Schwingungen und Wellen.- 11.5.1. Prinzip der trägerfrequenten Signalübertragung.- 11.5.2. RADAR-Technik.- I. Mathematische Hilfsmittel.- II. Tabellen.- Namenverzeichnis.- Bildquellen.