Elektrodynamik

Bei der Elektrodynamik handelt es sich um ein Teilgebiet der Physik. Diese befasst sich mit bewegten elektrischen Ladungen und auch mit zeitlich veränderlichen elektrischen sowie und magnetischen Feldern. Hierbei besteht auch die Abgrenzung zur Elektrostatik, die sich mit ruhenden elektrischen Ladungen und ihren Feldern befasst.

Maxwell

Die Theorie der Elektrodynamik beruht auf von James Clerk Maxwell in der Mitte des 19. Jahrhunderts mit der Hilfe der Maxwell-Gleichungen aufgestellten Formulierung. Die Maxwell-Gleichungen nahm im Jahr 1905 auch Albert Einstein auf für die Formulierung seiner Relativitätstheorie. Doch erst in den 1940er Jahren gelang es die Quantenmechanik mit der Elektrodynamik zu kombinieren, und zwar zur Quantenelektrodynamik. Und deren Vorhersagen stimmen sehr genau mit den Messergebnissen überein. Bei der Elektrodynamik selbst spielen vor allem die elektromagnetischen Wellen eine sehr wichtige Rolle. Als der bekannteste Vertreter zählt hierzu auch das für den Menschen sichtbare Licht. Dieser Bereich stellt allerdings ein eigenes Gebiet der Physik dar, die Optik. Doch diese gehört eigentlich zur Elektrodynamik.

Vergleiche

Vergleicht man nun die Elektrodynamik und die klassische Mechanik miteinander, dann wird man feststellen, dass die Elektrodynamik nicht galilei-invariant ist. Und dies bedeutet, dass letztlich die Maxwell-Gleichungen in diesem Bereich nicht gelten würden. Es gibt hierfür natürlich auch ein ganz einfaches Beispiel: Angenommen wird hierbei, dass ein mit konstanter Geschwindigkeit fliegendes, geladenes Teilchen von einem elektrischen und auch von einem magnetischen Feld umgeben ist. Und ein mit gleicher Geschwindigkeit fliegendes, gleichgeladenes Teilchen wird hierbei durch das elektrische Feld des ersten Teilchens eine abstoßende Kraft erfahren. Die Erklärung hierfür ist natürlich ganz einfach, denn gleichnamige Ladungen stoßen sich gegenseitig ab. Dabei erfährt das Teilchen durch das Magnetfeld eine anziehende Lorentzkraft. Und diese kompensiert die Abstoßung teilweise.

Nachweis der Theorie

Nur bei Lichtgeschwindigkeit wäre diese Kompensation vollständig gegeben. Aber im Inertialsystem, in dem die Teilchen ruhen, ist aber kein magnetisches Feld vorhanden. Und aus diesem Grund ist auch keine Lorentzkraft gegeben. Im Gegenteil: Dort wirkt die abstoßende Coulombkraft. Auf diese Weise werden die Teilchen stärker beschleunigt als diese im ursprünglichen System der Fall ist. Um dies alles herauszufinden, bedürfte es natürlich einiger Zeit. Und es waren auch noch sehr viele andere Theorien notwendig. Doch schließlich führte dies alles dazu, dass die Theorie rund um die Elektrodynamik aufgestellt werden konnte. Allgemein steckt die Elektrodynamik voller Strukturen und auch Symmetrien.

Lehre

Die Elektrodynamik wird an Technischen Universitäten gelehrt. Und zwar handelte sich hierbei um einen Teilbereich der Physikvorlesungen. Die Vorlesungen finden meist in Doppelstunden statt. Darüber hinaus gibt es noch sogenannte Übungsstunden. Am des Semesters wird nach dem erfolgreichen Absolvieren der Übungen noch eine Klausur geschrieben. Im Rahmen der Prüfungsordnung für das Studienfach Physik wird der Themenbereich der Elektrodynamik im Rahmen der Vordiplomprüfung abgehandelt. Dabei ist die Elektrodynamik im 3. Semester des Studiums Physik im Lehrplan zu finden. Dies ist natürlich von Universität zu Universität verschieden. Bei Bedarf können dabei natürlich auch weitere Übungsstunden vorgesehen werden, bevor es in die Klausur geht. Denn der Bereich Elektrodynamik ist sicherlich kein Thema, das jedem Studenten leicht in den Kopf geht. Doch bildet die Elektrodynamik einen sehr wichtigen Teilbereich. Denn die anderen Bereich bauen auch immer wieder auf der Elektrodynamik auf.

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