Description
(Text)
Das vorliegende Lehrbuch behandelt die klassische Elektrodynamik, das heiBt die makroskopische oder phlinomenologische Theorie elektrischer Felder und Wellen. Es wendet sich an Studenten der Elektrotechnik und der Physik. Dem Elektrotechniker bietet das Werk den gesamten Stoff der groBen Standard-Vorlesungen tiber Theoretische Elektrotechnik sowie die Grundztige der elektrischen Netzwerk- und Leitungstheorie. Ais mathematisches Werkzeug werden Vektoranalysis und Laplace-Trans formation angewendet. In der Darstellungsweise unterscheidet sich das Werk durch folgende Besonderheiten von vergleichbaren Btichern: Wie die Bezeichnung Lehrbuch ausdrtickt, wird die Elektrodynamik dem Leser nicht nur als ein fertiges Begriffssystem und als Formelsamm lung vorgestellt. Vielmehr wird ausgehend von den einfachen Grund tatsachen und -tiberlegungen die Theorie ausflihrlich begrtindet und Schritt flir Schritt entwickelt. Durch die konsequente Anwendung der jetzt international bevorzug ten GroBendefinitionen und Formelzeichen sowie durch den ausschlieB lichen Gebrauch von GroBengleichungen entspricht das Werk ganz den heute gi.iItigen Auffassungen. Dariiber hinaus ist die Darstellung so an gelegt, daB sie nicht nur mit dem Internationalen Einheitensystem (SI), sondern auch mit den nunmehr historischen Einheiten vertraglich ist. Durch die allgemeine Behandlung nichtlinearer Dielektrika und Mag netika wird die Theorie erweitert und gegentiber der herkommlichen line arisierten Darstellung besser an die physikalische Realitat angepaBt. Hierauf und auf die besonderen Ziele der Darstellung ist der Ver fasser im V orwort ausflihrlich eingegangen. Nach dem Tode des Verfassers hat es in dankenswerter Weise Herr Dr.-Ing. Peter M. Knoll als dessen ehemaliger Mitarbeiter tibernommen, die Fahnen- und Bogenkorrekturen durchzuflihren.
Contents
1. Grundlagen.- 1.1 Die Ausgangssituation.- 1.2 Verständigungsmittel.- 1.3 Mikrophysik und Makrophysik. Die Elektrodynamik als ein Bestandteil der Makrophysik.- 1.4 Fernwirkungstheorie und Feldtheorie.- 1.5 Atomistische Struktur der Elektrizität. Leiter und Nichtleiter.- 1.6 Statische, stationäre und nichtstationäre Felder.- 2. Das elektrostatische Feld.- 2.1 Die elektrische Feldstärke.- 2.2 Die elektrische Spannung und die Wirbelfreiheit des elektrostatischen Feldes.- 2.3 Die elektrische Verschiebung und die Quellen des elektrischen Feldes. Permittivität. Polarisation.- 2.4 Energie. Kräfte in einfachen Fällen.- 2.5 Einfache Beispiele: Punktquelle, unendliche und end-liche gerade Linienquelle, Dipol, Doppelschicht.- 2.6 Trennflächen.- 2.7 Die Faraday-Maxwellschen Spannungen. Kräfte insbesondere an Trennflächen.- 2.8 Der Gleichgewichtszustand des elektrostatischen Feldes..- 2.9 Dielektrisches Rotationsellipsoid im homogenen elektrischen Feld.- 2.10 Das skalare elektrische Potential.- 2.11 Spiegelung.- 2.12 Kapazität. Kondensator. Kapazitätskoeffizienten und Teil-kapazitäten.- 2.13 Inhomogene Leiter. Eingeprägte elektrische Feldstärke..- 3. Das elektrische Strömungfeld.- 3.1 Elektrische Strömung, Definitionen und allgemeine Beziehungen. Stationäre Leitungsströmung.- 3.2 Ergänzungen und Beispiele.- 3.3 Lineare und nichtlineare Zweipole, Begriffe und Beziehungen.- 3.4 Grundlagen der Berechnung von elektrischen Netzen.- 3.5 Der Kondensator bei quasistationärer Leitungsströmung. Sinusförmig schwingende Ströme und Spannungen. Leistung. Komplexe Permittivität.- 4. Größen des magnetischen Feldes.- 4.1 Die magnetische Flußdichte und die Quellen des magnetischen Feldes.- 4.2 Die magnetische Feldstärke und die Wirbel des stationären magnetischenFeldes. Permeabilität. Magnetisierung.- 5. Grundgesetze der Elektrodynamik.- 5.1 Durchflutungsgesetz. Verschiebungsstrom. Erste Hauptgleichung für ruhende Körper.- 5.2 Induktionsgesetz. Zweite Hauptgleichung. Ruhende Körper.- 5.3 Energieströmung bei ruhenden Körpern.- 6. Quasistationäre Elektrodynamik bei nichtlinearen dielektrischen und magnetischen Substanzen.- 6.1 Motivation und Grundzüge einer allgemeineren Theorie.- 6.2 Feldenergien und Arbeit der Feldkräfte.- 6.3 Nichtlineare Dielektrika: Feldkräfte, Kapazitätskoeffi- zienten, Kondensator.- 6.4 Nichtlineare Magnetika: Feldkräfte, Induktivitätskoeffizienten, magnetischer Kreis.- 7. Die Grundgleichungen für bewegte Körper.- 7.1 Ableitung der Grundgleichungen.- 7.2 Aussagen und Anwendungen der Grundgleichungen.- 7.3 Energiegleichung. Kräfte.- 8. Das stationäre magnetische Feld.- A. Das stationäre magnetische Feld bei konstanter Permeabilität.- B. Das stationäre magnetische Feld bei feldstärkeabhängiger Permeabilität.- 9. Quasistationäre Felder und Vorgänge.- 9.1 Kennzeichnung.- 9.2 Stromkreise mit konzentrierten Schaltelementen.- 9.3 Quasistationäre Vorgänge in ausgedehnten Leitern.- 10. Die partiellen Differentialgleichungen der Proportionaltheorie.- 11. Nichtquasistationäre Vorgänge (Felder). Elektromagnetische Wellen. Strahlung.- 11.1 Kennzeichnung.- 11.2 Ebene elektromagnetische Wellen in einem homogenen isotropen Nichtleiter.- 11.3 Ebene elektromagnetische Wellen in einem homogenen isotropen Halbleiter.- 11.4 Leitungstheorie.- 11.5 Hohlleiter.- 11.6 Dynamische Kapazität und Eigenschwingungen.- 11.7 Die Hertzsche Lösung. Die retardierten Potentiale.- 11.8 Dipolstrahlung.- A.l Zusammenstellung wichtiger Beziehungen.- A.2 Zur Größenlehre und zum Größensystem der Elektrodynamik.-A.2.1 Einige Begriffe und Fachausdrücke der Größenlehre.- A.2.2 Zum Größensystem der Elektrodynamik.- A.3 SI-Einheiten.- A.3.1 Definitionen, Namensgebung. Grundlegende Beziehungen. Feldkonstanten. Gesetzliche Einheiten.- A.3.2 Namen, Kurzzeichen, Ableitungen aus m, s, A, V.- A.4 CGS-Systeme.- A.4.1 Definitionen und Aufgabenstellungen.- A.4.2 Gleichungen des nichtrationalen gemischten (Gaußschen) Systems.- A.4.3 Mechanische Ersatzgrößen.- A.4.4 Erweiterte elektrostatische und elektromagnetische CGS-Einheiten.- A.5 Umrechnung von Zahlenwerten und von Einheiten. Namen und Kurzzeichen von Einheiten.- A.6 Komplexe Größen und Zeiger. Laplace-Transformation.- A.7 Vektoren: Schreibweisen, Bezeichnungen, Formeln und Sätze.- A.8 Makroskopische Eigenschaften der Ferromagnetika und der Ferroelektrika.- Durchgehend verwendete Kennzeichnungen.- Formelzeichen (Buchstabensymbole).- Nachweis der Abbildungen.- Namenverzeichnis.
