E2-E2p: Wärmelehre und Elektromagnetismus – Übersicht

------- E2 online -------
Die Tutorgruppen sind eingeteilt. Bei Problemen bitte email an: korbinian.felber@campus.lmu.de.

Ab jetzt läuft die Vorlesung über den Zoom link, den Sie per email bekommen. Bitte auf dem LSF ihre email auf eine Uni-Email ändern. Das LSF verschickt nur über LMU Campus-Adressen. Das wird der Hauptgrund sein, dass Sie keinen Link zum Zoom bekommen haben.

Am besten parallel dazu ihrem Tutor eine Campus-Adresse schicken, damit er Ihnen auch direkt eine email schicken kann. Doppelt genäht hält besser. Hierzu anbei die Email-liste der Tutoren:

Ich schneide die Vorlesung mit, behalte mir aber evtl. vor, das File erst mit den Übungsblättern rauszugeben. Die Videos sind auf LMUCast gesammelt. Bitte bilden Sie Lerngruppen, die Fachschaft hilft ihnen dabei.

Schöne Grüße,
Dieter Braun.
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Ablauf
   Wir werden den Stoff wahrscheinlich nur in einer Klausur abprüfen: eine kombinierte Thermodynamik- und Elektrodynamikklausur am Semesterende. Auch die Nachholklausur geht über beide Themen. Die mit Stern (*) markierte Vorlesungsteile T9-T11 (Wärmelehre) sowie E10-E13 (Elektromagnetismus) sind keine Pflichtveranstaltungen für E2p, d.h. Studenten der Meteorologie und anderen Physik-Plus Studenten. Sie sind gerne eingeladen. Lehramtskandidaten hören E2.

LMUCast der Vorlesung

Übungsgruppen
   Die Übungen sind integraler und zentraler Bestandteil der Vorlesung. Bitte melden Sie sich über das LSF an - wir können 14 Übungsgruppen anbieten. Erstes Treffen der Tutorgruppen dann ab Mo 27.4. für Organisatorisches und wichtige Tips fürs Lernen (Lerngruppen bilden!). Abgabe und Besprechung des 1. Übungsblattes findet dann in der darauf folgenden Woche ab Mo 4.5. statt.

I. Wärmelehre / Thermodynamik

Empfohlene Literatur Thermodynamik:
- Thermodynamik, Stierstadt (sehr gut)
- Thermal Physics, Schroeder (englisch, aber sehr gut)
- Thermal Physics, Baierlein
- Concepts in thermal physics, Blundell

Mo 20.4.
T1 Mechanisches Wärmeäquivalent, erster Hauptsatz, Temperatur (Aufschrieb)
Erweiterung des Energiesatz der Mechanik, 1. Hauptsatz, Empirische Temperaturskalen, Thermometer, thermodynamisches Gleichgewicht
- Brown'sche Bewegung im Mikroskop
- Wärmehammer
- Mechanisches Wärmeäquivalent

Fr 24.4.
T2 Temperaturskala, Zustandsgleichung idealer Gase (Aufschrieb)
Thermodynamische Temperaturskala, Gay-Lussac'sche Gesetze, Temperaturnullpunkt, Boyle-Mariotte, Gasgesetz, Mikroskopisches Bild des Gasdrucks, Äquipartitionssatz. Ausblick: Gleichverteilungsgrundsätze der Thermodynamik.
- Bimetall Thermometer, Pt100 Thermometer, Infrarot-Thermometer
- Bolzensprenger
- Boyle-Mariotte W03.04

Ausgabe Übungsblatt TD 1
Start Vorbesprechung der Übungsgruppen

Mo 27.4
T3 Exkursion in die Statistische Mechanik: Zustandszahl, Entropie und Boltzmann-Faktor (Aufschreib)
Statistische Definition von Entropie und Temperatur. Zustandszahl und Entropie des idealen Gases. Ableitungen hieraus (Gasgesetz, Gleichverteilung, chemisches Potential). Boltzmann-Faktor aus mikrokanonischer Verteilung. Zustandssumme.
- Verdeutlichungen der Mikrostatistik
- Verdeutlichung Boltzmann-Verteilung

Mo 4.5.
T4 Reale Gase und Phasendiagramme (Aufschrieb)
Van der Waals Gleichung, Verflüssigung in p-V Diagramm, p-T Diagramm gasförmig-flüssig, Zustandsdiagramme fest, flüssig gasförmig in p-T und p-V und 3-dimensional, Anomalie des Wassers, Ideale Gasmischungen
- Zustandsdiagramm reales Gas (SF6)
- Kondensationskeime W07.08 ?
- Dampfdruck von Flüssigkeiten W07.18
- Tripelpunktzelle

Ausgabe Übungsblatt TD 2
Start Besprechung Übungsblatt TD 1

Fr 8.5.
T5 Latente und Spezifische Wärmen (Aufschrieb)
Latente Wärme, Spezifische Wärmen Cv und Cp allgemein und eines idealen Gases, Clement-Desormes herleiten, Adiabatengleichung, Boltzmann-Faktor, Temperaturabhängigkeit des Wärmekapazität eines zweiatomigen Gases mit Termschema, Einstein-Modell des Festkörpers.
- Cp/Cv nach Clement-Desormes W03.01
- Rückert Gasoszillator

Mo 11.5.
T6 Reversible und Irreversible Prozesse, Kreisprozesse (Aufschrieb)
Zusammenstellung Isotherme, Isobare, Isochore, Adiabate. Reversible und irreversible Prozesse: Expansion und Mischung, Carnot-Prozess, andere Kreisprozesse.
- Adiabate im Boyle Mariotte Versuch
- Stirling-Motor

Ausgabe Übungsblatt TD 3
Start Besprechung Übungsblatt TD 2

Fr 15.5.
T7 Der 2. Hauptsatz (Entropiesatz), Clausius-Clapeyron'sche Differentialgleichung und 3. Hauptsatz (Aufschrieb)
Entropiesatz, Kombination mit 1. Hauptsatz, Überblick thermodynamische Größen, Anwendung auf Carnot-Prozess, Clausius-Clapeyron'sche Differentialgleichung (auch integriert), Ausblick: statistische Deutung, Entropie des idealen Gases, Energie- und Entropieelastizität, 3. Hauptsatz.
- Nachtrag: Kältemaschine
- Entropieelastizität beim Gummi
- Gummi: Kaltwerden beim Zusammenziehen
- Gummi: Erwärmen beim Auseinanderziehen

Mo 18.5.
T8 Gasverflüssigung, Kühlschränke, Dampfdruckkurve und chemische Reaktionen (Aufschrieb)
Joule-Thomson Drosselprozess, Verflüssigung von Gasen, Kühlschrank, Massenwirkungsgesetz aus chemischem Potential, Herleitung osmotischer Druck aus idealem Gas, Pfeffer'sche Zelle,
- Joule-Thomson Drosselversuch
- Kohlensäure-Schnee
- Blume einfrieren
- Sägemehl und flüssiger Sauerstoff

Ausgabe Übungsblatt TD 4
Start Besprechung Übungsblatt TD 3

* Fr 22.5. (nur für E2)
T9 Osmotischer Druck, Siedepunkterhöhung, Dampfdruckerniedrigung, Donnan-Potential (Aufschrieb)
Herleitung osmotischer Druck aus chemischem Potential und Gibbs-Enthalpie, Dito für Dampfdruckerniedrigung, Siedepunkterhöhung. Herleitung Mikroskopische Entropie ideales Gas aus isothermer Expansion, Wiederholung
- Osmotischer Druck
- Diffusionszelle
- Siedepunkterhöhung
- Dampfdruckerniedrigung

* Mo 25.5. (nur für E2)
T10 Maxwell-Geschwindigkeitsverteilung, Gaskinetische Effekte, Transportvorgänge (Aufschrieb)
Boltzmann-Faktor, Geschwindigkeits-Verteilungsfunktion. Gleichbehandlung der Diffusion von Teilchen, Energie, Impuls, 1. und 2. Mittlere freie Weglänge, Wirkungsquerschnitt, Fick'sches Gesetz, Diffusionsgleichung, Diffusion einer Punktquelle, Wärmeleitung, Innere Reibung, Wechselseitige Verküpfung von Transport (Temperatur -> Druck: Knudsen-Effekt); (Temperatur -> Konzentration: Thermodiffusion/Thermophorese). Clusius Trennrohr.
- Maxwell-Verteilung eines Modellgases W10.04
- Knudsen-Effekt
- Clusius Trennrohr

Ausgabe Übungsblatt TD 5 (* nur für E2 und interessierte)
Start Besprechung Übungsblatt TD 4-6
Ausgabe Übungsextrablatt TD6 (*nur für E2 und interessierte)

Fr 29.5. (für alle)
T11 Fragestunde und Gaskinetische Effekte II (Aufschrieb)
Beantwortung offener Fragen vor der Klausur an der Tafel.
Bitte Fragen im voraus an dieter.braun@lmu.de schicken.

Probeklausur zum Herunterladen (PDF)
Formelsammlung entspricht dem Thermodynamik-Teil der Semesterend-Klausur.

Mo 1.6. und Fr 5.6. fällt aus wegen Pfingsten + Zeitausgleich über Do-Termine

Mo 8.6. Klausur Wärmelehre - fällt aus.
Trotzdem: diese Woche die Besprechung der Probeklausur in den Tutorgruppen.

II. Elektrodynamik

Empfohlene Literatur:
- Berkeley Physik Kurs 2 (Purcell)
- Introduction to Electrodynamics (Griffith)
- Physik (Gehrtsen)
- Feynman-Lectures (Feynman)l

Fr 12.6.
E1 Coulombgesetz, Elektrisches Feld und Potential (Aufschrieb)
Ladungen, Vorzeichen, Coulomb-Gesetz, Millikan-Versuch, Elektrisches Feld, Elektrisches Potential
- Reibungselektrizität (Glasstab, Wassertropfen auf Kerze)
- Coulombgesetz
- Millikan-Versuch
- Feldlinienbilder Punktladung, Dipol, Platten

Mo 15.6.
E2 Das Gauß'sche Gesetz (Aufschrieb)
Das Gauß'sche Gesetz (Rotation und Divergenz), Laplace-Gleichung, Leiter im elektrischen Feld, Abschirmung, Van de Graaff Generator, Feldlinienfokussierung an Spitzen
- Faraday'scher Käfig (Skizze)
- Van de Graaff Generator ('da stehen einem die Haare zu Berge': Bild 1 und Bild 2)
- Hohe Feldstärken an Spitzen: Durchschlag (Elmfeuer)
- Elektrisches Windrad

Ausgabe Übungsblatt ED 1
--- keine Übungsgruppen diese Woche ---

Fr 19.6.
E3 Kondensator, Polarisation, Dipol (Aufschrieb)
Plattenkondensator, Kapazität, Reihen- und Parallelschaltung, Kondensator mit Dielektrikum, Elektrischer Dipol, Polarisation (Skizze), Verallgemeinerung: Gauß'sches Gesetz in Materie, Piezoelektrizität
- Plattenkondensator: Abstandsabhängigkeit
- Dielektrikum bei Q=const und U=const.
- Piezoelektrischer Effekt

Mo 22.6.
E4 Gauß'sches Gesetz in Materie, Dipolkräfte, Ohmsches Gesetz (Aufschrieb)
Dipolkräfte- und Momente, elektrische Leitung, Ohm'sches Gesetz, Supraleitung, Halbleiter, Ionenleitung in Flüssigkeiten.
- Wasser im inhomogenen Feld
- Supraleiter
- Verkupfern einer Elektrode
- Elektrophorese

Ausgabe Übungsblatt ED 2
Start Besprechung Übungsblatt ED 1

Fr 26.6.
E5 Stromkreise, Batterie, Magnetfeld (Aufschrieb)
Elektrische Arbeit und Leistung, Kirchhoff'sche Regeln, Daniell-Element, Magnetismus, Magnetfeld eines Leiters, Magnetischer Fluß, Quellenfreiheit, Ampere'sches Gesetz.
- Daniell Element
- Magnetfeld eines Leiters
- Feldlinien von zwei Leitern
- Feld einer langen Spule

Mo 29.6.
E6 Biot-Savart, magnetischer Dipol, Verschiebungsstrom, Lorentzkraft (Aufschrieb)
Biot-Savart'sches Gesetz, Magnetisches Dipol, Verschiebungsstrom, Lorentzkraft, Hall-Effekt, Zyklotron-Frequenz
- Ablenkung mit B: Fadenstrahlröhre
- Ablenkung mit E: Braun'sche Röhre
- Hall-Effekt

Ausgabe Übungsblatt ED 3
Start Besprechung Übungsblatt ED 2

Fr 3.7.
E7 Bewegte Leiter im Magnetfeld, Lenz'sche Regel, Transformator (Aufschrieb)
Bewegte Leiter im Magnetfeld, Induktionsgesetz, Elektromotor, Lenz'sche Regel, Erweiterung des 3. Maxwell-Gesetzes
- Leiterschaukel
- Modellgenerator
- Handdynamo
- Induktion mit zwei Spulen

Mo 6.7.
E8 Transformator und Materie im Magnetfeld (Aufschrieb)
Transformator, Einschalten eines Transformators, Magnetisierung, mikroskopisches Bild, Paramagnetismus, Ferromagnetismus, Hysteresis,
- Transformator: Hörnertrafo und Schweißdrahtgühen
- Para- und Diamagnetismus
- Sauerstoff im inhomogenen Magnetfeld
- Hysterese

Ausgabe Übungsblatt ED 4
Start Besprechung Übungsblatt ED 3

Fr 10.7. Vorlesung fällt aus wegen Molecular Origins of Life (Zeitausgleich über Do-Termine - please visit if you want!)

Mo 13.7.
E9 Elektromagnetische Wellen (Aufschrieb)
Zusammenstellung der Maxwell-Gleichungen, Elektromagnetische Wellen, Poynting-Vektor, Hertz'scher Dipol, Spektrum der elektromagnetischen Wellen, Fluoreszenzfarbstoff als Hertz'scher Dipol.
- Lehrfilm Elektromagnetische Welle
- Einfacher Pulssender und Empfänger
- Dipolcharakteristik mit GHz Generator und Empfänger

* Fr 17.7. (nur für E2)
E10 RLC Stromkreis, Wellenausbreitung im Koaxkabel (Aufschrieb)
Besprechung RLC-Schwingkreis, Q-Faktor, Elektromagnetische Wellen im Koaxialkabel, Reflexion, stehende Wellen, Hohlleiter.
- RLC Stromkreis
- Ausbreitungsgeschwindigkeit im BNC Kabel
- Reflexion im BNC Kabel

Ausgabe Übungsblatt ED 5
Start Besprechung Übungsblatt ED 4

* Mo 20.7. (nur für E2)
E11 Hohlleiter, Wechselstrom, Komplexe Widerstandsdarstellung, Filter (Aufschrieb)
Wechselstromleistung, Phasendiagramm, Komplex-Darstellung, Komplexwertige Widerstände, Laden und Entladen eines Kondensators, Tiefpaß- und Hochpaßfilter, RLC-Schwingkreis in Komplexer Darstellung.
- Hohlleiter und Mikrowellenleitung
- Wechselstromleistung
- Komplexe Widerstände
- Zeigerdiagramm
- Phase und Amplitude
- Laden / Entladen eines Kondensators

Ausgabe Übungsblatt ED 6 (nur für E2)
Start Besprechung Übungsblatt ED 5 und ED 6
Lösungsskizze ED 5 Lösungsskizze ED 6

! * Do 23.7. Termin bleibt - 8.15-10.00 ! nur für E2!) (Aufschrieb)
E12 Tiefpass / Hochpass und Relativistische Herleitung der Lorentzkraft
Herleitung Übertragungsfunktion Tiefpass und Hochpass. Lorentzkraft aus Relativistik, Transformation von E und B-Feldern, Feld einer bewegten Ladung.
- Hochpass und Tiefpassschaltung
- Kräfte zwischen Leitern

Fr 24.7. (für alle!)
Fragestunde und eine thermodynamische Überraschung (Aufschrieb)
Falls zu wenige Fragen da sind: eine Auswahl aus elektrodynamik-Anwendungen: Gel-Elektrophorese, Thermophorese und kapazitive Theorie, Lockin-Verstärker, Molekularer Lockin, Schaltnetzteile vs. konventionelle Netzteile, Gleichrichter, Skineffekt, Hochspannungs-Gleichstromleitungen, Netzteilregelung auf U und I, Innenwiderstand, Solarwechselrichter und Abschattung von Solarzellen, Fahrrad-Elektroantrieb.

Probeklausur E-Dynamik zum Herunterladen
Die Formelsammlung entspricht der Klausur.

Fragestunde vor der Klausur:
Dienstag 8.9. um 8.15Uhr am im Zoom Kanal

Mi 9.9. 14.00-15.30 Klausur Elektrodynamik
Bitte im LSF anmelden! (Liste aller Klausuren hier).
Ort: Zoom-Kanal ihres Tutoriums, in Ausnahmefällen auch der Vorlesung.

Notenliste vor der Nachklausur

Fr 9.10. 9.00-10.30 Nachholklausur Thermodynamik und Elektrodynamik
Die Klausur und - jetzt schon - das Deckblatt („Deckblatt_Nachklausur“) können Sie hier herunterladen
https://cloud.physik.lmu.de/index.php/s/oyTfx3xB3wHfXTY mit dem Passwort: 5StKS4PC
Der Upload der fertigen Klausur geht hierüber (jetzt schon aktiv zum Testen, wir löschen dann alle Files vor der Klausur. Bitte keinen Blödsinn machen!): https://cloud.physik.lmu.de/index.php/s/kxJQMZwjGwpmYej mit dem gleichen Passwort.

Liste der Endnoten E2 vor der Einsicht

Eine kleine Predigt zum aktuellem Anlaß

Entweder die Klausur oder die Nachholklausur ist für das Bestehen notwendig. Es zählt die bessere Note. Ausdruck der Klausuren noch am Freitag, Korrektur am Montag, Einsicht in Nachholklausur wahrscheinlich Mittwoch, 14.10. um 10.00-11.00 im Zoom der Tutorien. Wir sind nur gewillt, Änderungen des Ergebnisses bei offensichtlichen Korrekturfehlern zu bewilligen, bitte kein Feilschen um Punkte.

Falls Sie es nicht zum Anmelden geschafft haben, ist das kein Problem. Melden Sie sich bei einem der Tutoren (s. Liste oben) und lassen Sie sich den Zoom link des Tutoriums geben. Dies ist eine open book Klausur, d.h. stellen Sie sich am besten ihre persönliche Formelsammlung zusammen. Fairerhabler wird die Klausur wird sich im Stil aber an die Probeklausuren anlehnen, d.h. der Überblick und schnelles Verständnis ist wichtig und wir werden keine unmöglichen Aufgaben stellen. Es wird natürlich Thermodynamik und E-Dynamik abgeprüft.

Ablauf der (Nach)Klausur
1) Schön und fair wäre es, wenn wir Sie beim Schreiben auch über Ihre Webcam beobachten könnten, wir können das aber rechtlich nicht verlangen. Wenn wir während der Klausur oder in der Korrektur Verdacht schöpfen, dass Sie mogeln haben, müssen Sie mit einer 5.0 rechnen. Bitte seien Sie fair.
2) Bitte stellen Sie nur in dringenden Fällen Fragen über den Chat des jeweiligen Tutor-Zooms. Halten Sie aber auch den Chat offen, falls wir noch quasi etwas an die virtuelle Tafel schreiben müssen. Hier als Excel die Zooms aller Tutorien.
3) Bitte schreibt die Klausur in eurem Tutorium, die Tutoren werden euch einen Zoom-Link schicken. Für den Fall, dass ihr kein Tutorium besucht habt, schreibt bitte einem Tutor eurer Wahl (Liste hier ganz oben) eine Email, dann wird euch der jeweilige Link weitergeleitet. Bitte nur in Notfälllen im Zoom der Vorlesung schreiben.
4) Bitte achtet beim Schreiben der Klausur darauf, klare Absätze zwischen den einzelnen Aufgaben zu lassen. Solltet ihr eine Aufgabe auf einer (nicht direkt anschließenden) anderen Seite fortführen, bitte deutlich vermerken.
5) Bitte vermerkt klar und deutlich auf dem Deckblatt, ob ihr E2 oder E2p schreibt.
6) Ihr habt nach Ende der Klausur 10 Minuten Zeit, eure eingescannte Lösung hochzuladen. Bitte verwendet folgenden Dateinamen:
MatNr_Nachname_Vorname.pdf. Bitte stellt das Deckblatt an den Anfang und ladet nur eine Datei hoch, nicht jede Seite einzeln.
7) Zum Scannen bitte dafür vorgesehene Apps wie Office Lens oder Adobe Scan benutzen, zu letzterem gibt es auch gute Anleitungsvideos (IOS, Android)
Bitte übt unbedingt vorher das Einscannen, dann kann weniger schiefgehen im Ernstfall ;)
8) Wenn ihr Probleme beim Upload habt, dem jeweiligen Tutor im Zoomchat Bescheid sagen, dann wird eine Lösung gefunden. Notfalls die Klausur per Mail an den Tutor, aber bitte nur nach voriger Rücksprache.
9) Bitte in der Upload-Phase noch im Zoom bleiben. Falls es größere Probleme beim Uploadserver gibt, wird über Zoom ein Ersatz bekannt gegeben.
10) Wenn ihr sichergehen wollt, dass wir eure Klausur erhalten haben: Die Tutoren können nach dem Upload in die Dateien schauen, ob alles geklappt hat.
Wir können dann aber nur Dateien mit dem vorgegebenen Namen (MatNr_Nachname_Vorname.pdf) überprüfen, also achtet bitte darauf. Bitte etwas Geduld mitbringen, wenn ihr euren Upload überprüft haben wollt (ob vorhanden und lesbar), der Server ist nicht immer der schnellste und ihr werdet nicht die einzigen sein, die darum bitten ;)

Die Noten werden nach der Einsicht zentral weitergeleitet. Scheinvergabe nur für Spezialfälle im Sekretariat von Prof. Dieter Braun (Tel. 1484) bei Frau Margarita Rüter-Stimpfle - bitte dafür NICHT in die Schellingstr. 4 gehen.