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E2-E2p: Wärmelehre und Elektromagnetismus – Vorlesung

Abgrenzung E2/E2p

Für die Teilnehmer der E2 (9 ECTS) sind alle Vorlesungen und Themen Klausur-relevant. Für die Teilnehmer der E2p (6 ECTS) sind die mit "*" gekennzeichneten Themen optional, d.h. nicht Klausur-relevant.

 

Literaturangaben

Die Literaturangaben unten beziehen sich auf

  • Tipler
    "Physik"
    ISBN: 978-3-642-54165-0
    Springer Spektrum (2015) 
  • Daniel V. Schroeder
    "An Introduction to Thermal Physics"
    ISBN: 0-201-38027-7
    Addison Wesley Longman (2000)
  • Klaus Stierstadt
    "Thermodynamik für das Bachelorstudium"
    ISBN: 978-3-662-55715-0
    Springer Spektrum (2018)
  • Wolfgang Demtröder
    "Experimentalphysik 1"
    7. Auflage
    ISBN: 978-3-662-46414-4
    Springer Spektrum (2015) 
  • Wolfgang Demtröder
    "Experimentalphysik 2"
    6. Auflage
    ISBN: 978-3-642-29943-8
    Springer Spektrum (2013) 
Die Bücher können Sie alle in der Physik Bibliothek der LMU ausleihen. Den Tipler und die Bände des Demtröders gibt es auch als E-Bücher zum PDF download hier (über den Link "E-Medien-Login" einloggen).


1. Vorlesung, Montag 9.4.2018

Einführung, Administratives, Überblick über die Veranstaltung & Motivation, 0. Hauptsatz, Temperatur

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Komplette Folien [PDF]

Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 13.1
  • Schroeder Thermal Physics Chapter 1.1
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 1.6 
  • Demtröder Experimentalphysik 1 Kapitel 10.1.1


2. Vorlesung, Donnerstag 12.4.2018

Längen- und Volumenausdehnung, Ideales Gas

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 13.2 & 13.3, 14.1 & 14.2
  • Schroeder Thermal Physics Chapter 1.2
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 1.4 und 1.5
  • Demtröder Experimentalphysik 1 Kapitel 7.3 und Kapitel 10.1.2-4

 

3. Vorlesung, Montag 16.4.2018

Gleichverteilungssatz, 1. Hauptsatz der Thermodynamik, Volumenarbeit, Wärmekapazitäten: Ideales Gas, Klassischer Festkörper (Dulong-Petit Regel)

Vorläufige Folien [PDF]
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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 14.3 & 14.4, 15.1, 15.4-15.8
  • Schroeder Thermal Physics Chapter 1.3-1.6
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 1.7 und Kapitel 3
  • Demtröder Experimentalphysik 1 Kapitel 7.3 und Kapitel 10.1.5-8, 10.3.1-3

 

4. Vorlesung, Donnerstag 19.4.2018

Adiabatische Zustandsänderungen, Wärmekapazitäten realer Gase und Festkörper, Freiheitsgrade, "Einfrieren" von Freiheitsgraden 

Vorläufige Folien [PDF]
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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 15.1 und 15.9
  • Schroeder Thermal Physics Chapter 1.6
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 1.8 (Kapitel 2.3 für die Quantisierung der Translation - das behandeln wir aber nicht in dieser Tiefe)
  • Demtröder Experimentalphysik 1 Kapitel 10.1.9-10 und 10.3.3.

 

5. Vorlesung, Montag 23.4.2018

Cp/Cv nach Clément-Desormes, Phasenübergänge, Latente Wärme, Gleichgewicht fest-flüssig-gasförmig

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 15.1-3, 15.9
  • Schroeder Thermal Physics Chapter 1.6 & Chapter 5.3.
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 2.7 (Einstein Modell des Festkörpers) und Kapitel 9.2 (Phasenübergänge); beide Themen behandeln wir aber nicht in dieser Tiefe.
  • Demtröder Experimentalphysik 1 Kapitel 10.1.11 und 10.4.2
  • Für Interessierte: Die Originalarbeiten von Einstein (Annalen der Physik, 1907 [PDF]) und Debye (Annalen der Physik, 1912) zur Wärmekapazität des Festkörpers.

 

6. Vorlesung, Donnerstag 26.4.2018

Kondensationskerne, van der Waals-Gas, 2. Hauptsatz der Thermodynamik, statistische Entropiedefinition

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 14.5, 15.3, 16.5-7
  • Demtröder Experimentalphysik 1, Kapitel 10.3 und 10.4.1-2 

 

7. Vorlesung, Montag 30.4.2018

2. Hauptsatz & Beispiele (Expansion des idealen Gases; Verteilung von Teilchen und Energiequanten); Gleichgewichtsbedingung für Systeme bei Energieaustausch*

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 16.5-7
  • Schroeder Thermal Physics Chapter 2.1-2.4 (insbesondere das Beispiel mit N Oszillatoren und q Quanten) & 3.1 (Gleichgewichtsbedingung bei Energieaustausch) 
  • Demtröder Experimentalphysik 1, Kapitel 10.3
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 2.1-2.2 (Gleichgewichtsbedingung bei Energieaustausch) & 4.1-4.3 (Was ist Entropie? Allerdings haben wir nicht alle Details des Buches behandelt)

 

8. Vorlesung, Donnerstag 3.5.2018

Boltzmann Verteilung & Beispiele (Barometrische Höhenformel und Maxwell-Boltzmann Verteilung), Wärmekraftmaschinen, Carnot-Prozess, Wirkungsgrad

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 16.1-3
  • Schroeder Thermal Physics Chapter 6.1 (Herleitung Boltzmann-Verteilung), 6.4 (Anwendung Boltzmann-Verteilung); 4.1 (Wärmekraftmaschinen und Carnot-Prozess)
  • Demtröder Experimentalphysik 1, Kapitel 10.3.5, 10.3.8, 10.4.14
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 6.1-6.3 (Herleitung Boltzmann-Verteilung) & 6.5-6.6 (Anwendungen Boltzmann-Verteilung); Kapitel 8.1.

 

9. Vorlesung*, Montag 7.5.2018

Fortsetzung Wärmekraftmaschinen: Dampfmaschine*, Stirlingmotor*, Ottomotor*, Dieselmotor*;  Joule-Thomson Effekt*; Linde-Verfahren zur Luftverflüssigung*; 3. Hauptsatz*; Wärmetransport*

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 16.1-4; 16.8; Kapitel 17.1
  • Schroeder Thermal Physics Chapter 4.2-4.4
  • Demtröder Experimentalphysik 1, Kapitel 10.4.13, 10.4.14, 10.2 
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 5.3, 8.1-8.4

 

 

Donnerstag 10.5.2018 - Keine Vorlesung - Christi Himmelfahrt


10. Vorlesung*, Montag 14.5.2018

Fortsetzung Wärmetransport: Wärmeleitung*, Konvektion*, Wärmestrahlung*

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 17
  • Demtröder Experimentalphysik 1, Kapitel 10.2
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 14.1-3

 

 

Donnerstag, 17.5.2018 - 1. Klausur (Wärmelehre)

 

Montag 21.5.2018 - Keine Vorlesung - Pfingsten



11. Vorlesung, Donnerstag 24.5.2018

Stofftransport und Diffusion; Ficksche Gesetze; Brownsche Bewegung; Thermodynamische Potentiale; Einführung: Elektrische Ladung und elektrostatische Kräfte

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 17 & Kapitel 18.1
  • Demtröder Experimentalphysik 1, Kapitel 10.2, 10.3.9, 10.3.11, 10.3.12
  • Stierstadt Thermodynamik Kapitel 9.5 (aber nicht in allen Details)
  • Demtröder Experimentalphsyik 2, Kapitel 1.1

 

12. Vorlesung, Montag 28.5.2018

Coulomb Gesetz, Elektrische Felder, Elektrischer Fluss, Gaußscher Satz, Elektrisches Potential

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 18, 19 und 20.1-20.4
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 1.1-1.3

 

 

Donnerstag 31.5.2018 - Keine Vorlesung - Fronleichnam


13. Vorlesung, Montag 4.6.2018

Potential & Feld, fort.; Äquipotentiallinien; Feld im Leiter, Faradayscher Käfig; Entladungen & Hochspannung; 

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 20
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 1.4 und 1.9

 

14. Vorlesung, Donnerstag 7.6.2018

Kapazitäten; Dielektrika; Ströme

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 21, 22.1-22.5
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 1.5-1.8, 2.1-4, 2.6

 

15. Vorlesung, Montag 11.6.2018

Reihen und Parallelschaltungen von Widerständen und Kondensatoren; RC Stromkreise; 

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 22 (inkl. 22.6) 
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 1.7.3, 2.1-4, fortgesetzt

 

 

16. Vorlesung, Donnerstag 14.6.2018

Messverfahren für Ströme und Spannungen; reale Spannungsquellen; Peltier-Effekt; Magnetfelder; Lorentz-Kraft

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 23.1-2
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 2.5, 2.8-2.9, 3.1 und 3.3


17. Vorlesung, Montag 18.6.2018

Hall-Effekt; Ampèresches Gesetz; Biot-Savartsches Gesetz; 

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 23, 24.1-24.4
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 3.1-3.3

 

18. Vorlesung, Donnerstag 21.6.2018

Materie im Magnetfeld: Dia-, Para-, Ferromagnetismus; Supraleitung; 

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 24.5 und 25
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 3.5

 

19. Vorlesung, Montag 25.6.2018

Induktion; Faradaysches Induktionsgesetz; Lenzsche Regel; LR-Kreis; Wechselstrom-Technik: Motor, Generator

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 25
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 4.1-4.3

 

20. Vorlesung, Donnerstag 28.6.2018

Wechselstrom, Transformatoren, Leitungsverluste, R,L,C im Wechselstromkreis

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 26
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 5.1-2 und 5.4, 5.6

 

21. Vorlesung*, Montag 2.7.2018

R,L,C im Wechselstromkreis, Hoch- und Tiefpass*, Tesla-Transformator*, RLC-Schwingkreis*

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 26, fort. 
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 5.4, fort., 5.5. und Kapitel 6.1

 

22. Vorlesung*, Donnerstag 5.7.2018

Verschiebungsstrom*, Maxwellgleichungen*, Wellengleichungen*, Hertzscher Dipol*

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 27
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 6, Kapitel 7.1-2

 

 

23. Vorlesung*, Montag 9.7.2018

Gleichrichter*, Wiederholung: RLC-Kreis*, Elektromagnetische Wellen*, Knallfunksender* & Radiowellen*, Energie des E&M Felds*

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 27, fort.
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 5.8, Kapitel 6, fort., Kapitel 7.6

 

24. Vorlesung*, Donnerstag 12.7.2018

Radiowellen, fort.*; AM und FM Radio*; Magnetische Felder an Grenzflächen*; Mikrowellen*; Anwendungsbeispiel aus der aktuellen Forschung: Einzelmolekülmessungen mit magnetischen Pinzetten*

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Zur Wiederholung & Ergänzung:

  • Tipler Physik Kapitel 28.1-2, 28.5. 
  • Demtröder Experimentalphysik 2, Kapitel 8.1, 8.6.2

 

Frage- und Antwortstunde zur Klausurvorbereitung
Dienstag, 17.7.2018, 14:00 im Kleinen Hörsaal der Physik

Freitag, 28.9.2018 - Nachklausur (Wärmelehre + Elektromagnetismus)

Klausureinsicht: Donnerstag 4.10. ab 10:00