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Theoretische Physik 2 (Elektrodynamik)
Theoretical Physics 2 (Electrodynamics)

Modul PH0006 [ThPh 2]

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2017/8 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2017/8WS 2016/7WS 2010/1

Basisdaten

PH0006 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Pflichtmodule im Bachelorstudiengang Physik (3. Fachsemester)
  • Module der Physik für Lehramtsstudierende

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
240 h 120 h 8 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH0006 ist Norbert Kaiser.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Elektrostatik und Magnetostatik
Maxwellsche Theorie bei vorgegebenen Ladungs- und Stromverteilungen
Maxwellsche Gleichungen in Materie
Potentiale, Eichtransformationen
Energie- und Impulssatz
Wellen und Beugung
Multipolentwicklung
Feld einer bewegten Punktladung
Spezielle Relativitätstheorie
Energie-Impuls-Tensor

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage:
1.) Differentialgleichungen mit Randwertbedingungen zu lösen.
2.) die Maxwellgleichungen zur Berechnung von Feldverteilungen anzuwenden.
3.) Wellengleichungen im Vakuum und in Materie zu lösen.
4.) Felder von bewegten Ladungsverteilungen mit Greens Funktionen zu berechnen.
5.) Felder in gleichförmig bewegten Bezugssystemen zu berechnen.
6.) die Tensoralgebra zu beherrschen und mit Kugelflächenfunktionen rechnen zu können.

Voraussetzungen

PH0001, PH0002, PH0005, MA9201, MA9202, MA9203

für Studierende des Bachelorstudiengangs Naturwissenschaftliche Bildung Mathematik / Physik: PH0001, PH0002, PH0005, MA9937, MA9938, MA9939, MA9940

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

In der Vorlesung „Theoretische Physik“ werden die Inhalte im Vortrag und durch anschauliche Beispiele sowie durch Diskussion mit den Studierenden vermittelt. Dabei werden die Studierenden auch zur eigenständigen inhaltlichen Auseinandersetzung mit den behandelten Themen sowie zum Studium der zugehörigen Literatur motiviert.

Jeweils passend zu den Vorlesungsinhalten bietet das „Offene Tutorium“ die Gelegenheit zum Selbst- und Gruppenrechnen im Großgruppenformat. Betreut durch mehrere Tutoren werden gemeinsam jene Aspekte des Stoffes wiederholt, die zum Lösen von konkreten Aufgaben gebraucht werden; Lösungsideen, -wege und -strategien werden vorgestellt und gemeinsam erprobt.

In den Übungen lernen die Studierenden in Kleingruppen nicht nur den Lösungsweg nachzuvollziehen, sondern Aufgaben auch selbstständig zu lösen. Hierzu werden Aufgabenblätter angeboten, die die Studierenden zur selbstständigen Kontrolle sowie zur Vertiefung der gelernten Methoden und Konzepte bearbeiten sollen. In den Übungen werden die unter der Woche gerechneten Aufgaben von den Studierenden und einer/m wissenschaftlichen Mitarbeiter(in) an der Tafel vorgerechnet und besprochen. Die Übung bietet auch die Gelegenheit zur Diskussion und weitergehende Erläuterungen zum Vorlesungsstoff und bereitet konkret auf die Prüfungen vor.

Die Zentralübung ist ein freiwilliges Zusatzangebot. Anders als beim interaktiv ausgerichteten „Offenen Tutorium“ ist das Format des Frontalvortrages gewählt. Der Stoff wird hier vom Dozenten kurz wiederholt und die wesentlichen Lösungswege zu relevanten Aufgaben werden vorgestellt. So werden letztendlich die beiden interaktiven Übungsformate „Offenes Tutorium“ und „Tutorübung“ vorbereitet, in deren Fokus das selbstständige Lösen von Aufgaben steht.

Die verschiedenen Lernformate sind eng verzahnt und befinden sich im ständigen Austausch.

Medienformen

Tafelanschrieb bzw. Präsentation
Begleitende Informationen im Internet

Literatur

J.D. Jackson: Klassische Elektrodynamik (W. De Gruyter, 3. Auflage 2001)
D.J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine schriftliche Klausur von 90 Minuten Dauer statt. Darin wird exemplarisch das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe durch Rechenaufgaben und Verständnisfragen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Berechnung des elektromagnetischen Feldes einer gegebenen Ladungs- oder Stromverteilung
  • Multipolanalyse des Strahlungsfeldes einer Antenne

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.

Auf die Note einer bestandenen Modulprüfung in der Prüfungsperiode direkt im Anschluss an die Vorlesung (nicht auf die Wiederholungsprüfung) wird ein Bonus (eine Zwischennotenstufe "0,3" besser) gewährt (4,3 wird nicht auf 4,0 aufgewertet), wenn die/der Studierende die Mid-Term-Leistung bestanden hat, diese besteht aus

  • dem Erreichen von mindestens 50% der Hausaufgaben-Bearbeitungspunkte
  • aktiver Beteiligung in den Übungen durch Präsentieren der Lösung von Übungsaufgaben und Teilnahme an den fachlichen Diskussionen

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

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