E2+E2kompakt: Wärmelehre und Elektromagnetismus – Übersicht

Die mit Stern (*) markierte Vorlesungsteile T9-T11 (Wärmelehre) sowie E10-E11 (Elektromagnetismus) sind keine Pflichtveranstaltungen für E2kompakt, d.h. Studenten der Meteorologie und anderen Physik-Plus Studenten. Sie sind gerne eingeladen. Lehramtskandidaten hören E2.

Übungsgruppen
Die Übungen sind integraler und zentraler Bestandteil der Vorlesung. Die Seminare wird über LSF eingetragen. Bitte bei mehreren Seminarslots anmelden. Ein erstes Treffen der Tutorgruppen findet dann ab Do 18.4. für Organisatorisches und wichtige Tips fürs Lernen (Lerngruppen bilden!). Besprechung und Abgabe des 1. Übungsblattes findet dann in der darauf folgenden Woche ab Do 25.4. statt.

Tutorengruppen: Siehe LSF - bitte auch dort eintragen. Wenn Umtragungen oder Wechsel der Gruppen nötig sind, bitte die Tutoren Ben Eckhardt oder Luc Malinowski per email kontaktieren, sie haben Zugang zum LSF. Sie versuchen auch, die Gruppengrößen anzupassen.

Klausuren
Wir werden den Stoff über zwei Klausuren (TD und ED getrennt) mit einer gemeinsamen TD+ED-Nachholklausur abprüfen. Damit findet also in der Mitte des Semester eine Thermodynamik-Klausur statt und am Semesterendeeine Elektrodynamikklausur. Der Mittelwert dieser beiden Klausuren ersetzen die übliche Klausur am Semesterende. Die Nachholklausur deckt beide Themen ab, beinhalted keine Boni und wird als übliche Nachholklausur behandelt. E2kompakt schreiben die gleichen Klausuren, benötigen aber weniger Punkte.

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 15.4.
T1 Mechanisches Wärmeäquivalent, erster Hauptsatz, Temperatur
Erweiterung des Energiesatz der Mechanik, 1. Hauptsatz, Empirische Temperaturskalen, Thermometer, thermodynamisches Gleichgewicht
- Brown'sche Bewegung im Mikroskop
- Wärmehammer; Hammerschlag auf Holzbrett
- Mechanisches Wärmeäquivalent

Do 18.4.
T2 Temperaturskala, Zustandsgleichung idealer Gase
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
- Leslie Würfel

Ausgabe Übungsblatt TD 1
Start Vorbesprechung der Übungsgruppen

Mo 22.4
T3 Exkursion in die Statistische Mechanik: Zustandszahl, Entropie und Boltzmann-Faktor
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

Do  25.4.
T4 Reale Gase und Phasendiagramme
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

Mo 29.4.

Leider habe ich gestern im Biergarten (welcher wird nicht genannt) etwas schlechtes zu Mittag gegessen und - thermodynamisch gesprochen - hat sich die Teilchenzahl in meinem Verdauungstrackt sehr unangenehm gegen null bewegt. Dadurch ging der Energiegehalt des Systems Professor auf Notversorgung und tendiert gefühlt gegen 0. Leider ist Christof Mast auch krank. ABER: hier kann man die Vorlesung als PDF herunterladen und Frau Öfele wird ein public screening einer Corona-Film-Variante der Vorlesung (.zip, damit hochladbar in Fiona) machen. Sorry.

T5 Latente und Spezifische Wärmen
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

Do 2.5.
T6 Reversible und Irreversible Prozesse, Kreisprozesse
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

Mo 11.5.
T7 Der 2. Hauptsatz (Entropiesatz), Clausius-Clapeyron'sche Differentialgleichung und 3. Hauptsatz
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

--------- Do 9.5. fällt aus (Feiertag) ------------

Mo 13.5.
T8 Gasverflüssigung, Kühlschränke, Dampfdruckkurve und chemische Reaktionen
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

* Do 16.5. (nur für E2)
T9 Osmotischer Druck, Siedepunkterhöhung, Dampfdruckerniedrigung, Donnan-Potential
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

Ausgabe Übungsblatt TD 5 (* nur für E2)
Start Besprechung Übungsblatt TD 4

--------- Mo 20.5. fällt aus (Feiertag) ------------

* Do 23.5. (nur für E2)
T10 Maxwell-Geschwindigkeitsverteilung, Gaskinetische Effekte, Transportvorgänge
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 Übungsextrablatt TD6 (*nur für E2)

Mo 27.05. (für alle)
T11 Fragestunde und Gaskinetische Effekte II
Beantwortung offener Fragen vor der Klausur an der Tafel.
Bitte Fragen im voraus an dieter.braun@lmu.de schicken.

Probeklausur zum Herunterladen
Formelsammlung entspricht dem Thermodynamik-Klausur.

--------- Do 30.5. fällt aus (Feiertag) ------------

Mo 3.6. Klausur Wärmelehre
Zeit: 8.15 - 9.45.
Nachname A-J: großer Physiklische Hörsaal
Nachname K-Z: Hörsaal NNNNN

Vorläufige Notenliste vor der Einsicht
[bitte checken Sie Ihren Bonus]
Gratulation an N,NN,NNN für die besten Klausuren!

Do 6.6. Rückgabe und Einsicht der Klausur

II. Elektrodynamik

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

Mo 10.6.
E1 Coulombgesetz, Elektrisches Feld und Potential
Ladungen, Vorzeichen, Coulomb-Gesetz, Millikan-Versuch, Elektrisches Feld, Elektrisches Potential
- Reibungselektrizität (Glasstab, Wassertropfen auf Kerze)
- Coulombgesetz
- Millikan-Versuch
- Feldlinienbilder Punktladung, Dipol, Platten

Do 13.6.
E2 Das Gauß'sche Gesetz
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)

Mo 17.6.
E3 Kondensator, Polarisation, Dipol
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

Do 20.6.
E4 Gauß'sches Gesetz in Materie, Dipolkräfte, Ohmsches Gesetz
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

Mo 24.6.
E5 Stromkreise, Batterie, Magnetfeld
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

Do 27.6.
E6 Biot-Savart, magnetischer Dipol, Verschiebungsstrom, Lorentzkraft
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

Mo 1.7.
E7 Bewegte Leiter im Magnetfeld, Lenz'sche Regel, Transformator [Vertretung Christof Mast]
Bewegte Leiter im Magnetfeld, Induktionsgesetz, Elektromotor, Lenz'sche Regel, Erweiterung des 3. Maxwell-Gesetzes
- Leiterschaukel
- Modellgenerator
- Handdynamo
- Induktion mit zwei Spulen

Do 4.7.
E8 Transformator und Materie im Magnetfeld
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

Mo 8.7.
E9 Elektromagnetische Wellen
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

* Do 11.7. (nur für E2)
E10 RLC Stromkreis, Wellenausbreitung im Koaxkabel
Besprechung RLC-Schwingkreis, Q-Faktor, Elektromagnetische Wellen im Koaxialkabel, Reflexion, stehende Wellen, Hohlleiter.
- Ausbreitungsgeschwindigkeit im BNC Kabel
- Reflexion im BNC Kabel; Lichtleiter
- RLC Stromkreis; Tesla Generator und Lichtschwerter

Ausgabe Übungsblatt ED 5 und ED 6 (nur für E2)
Start Besprechung Übungsblatt ED 4 und ED 5
Lösungsskizze ED 5 Lösungsskizze ED 6

* Mo 15.7. (nur für E2)
E11 Relativistische Herleitung der Lorentzkraft Tiefpass und Hochpass UND EIS
Lorentzkraft aus Relativistik, Transformation von E und B-Feldern, Feld einer bewegten Ladung.
Phasendiagramm, Komplex-Darstellung, Komplexwertige Widerstände, Laden und Entladen eines Kondensators, Tiefpaß- und Hochpaßfilter, Herleitung Übertragungsfunktion Tiefpass und Hochpass.
- Kräfte zwischen Leitern
- Komplexe Widerstände
- Zeigerdiagramm; Phase und Amplitude
- Hochpass und Tiefpassschaltung

Do 18.7. (für alle)
E12 Fragestunde und eine thermodynamische Überraschung!
Beantwortung offener Fragen vor der Klausur an der Tafel.
Bitte Fragen im voraus an dieter.braun@lmu.de schicken.

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

Mo 29.7. Klausur Elektrodynamik
um 12.15-13.45 im NNN (direkt nebenan): Nachname A-J
und Großer Physikalischer Hörsaal: Nachname K-Z

Notenliste vor der Nachholklausur

NN Rückgabe und Besprechung der Klausur (NNN)

Di 17.9. Wiederholungsklausur Thermodynamik und Elektrodynamik
Hörsaal NNN von 9.15 - 10.45

Notenliste vor Einsicht der Nachholklausur
Finale Notenliste nach der Einsicht der Nachholklausur

Einsicht in die Wiederholungsklausur: NNN in NN

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.