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Plasmaphysik 1
Plasma Physics 1

Modul PH2035

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 2018/9 (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 2018/9WS 2017/8WS 2014/5WS 2010/1

Basisdaten

PH2035 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

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

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik

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)
150 h 60 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2035 ist Gregor Birkenmeier.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Dieses Modul gibt eine Einführung in die Plasmaphysik. Dabei werden neben den Grundlagen der Plasmaphysik auch technische Anwendungen und ihr Vorkommen in der Natur vorgestellt. In Teil 1 werden wesentliche Eigenschaften von Plasmen und ihre Auswirkungen auf das Plasmaverhalten sowie mögliche Diagnostikverfahren diskutiert. Themen sind geladene Teilchen im Magnetfeld, adiabatische Invarianten, das Flüssigkeitsbild des Plasmas, magnetohydrodynamische Modelle, Gleichgewichte und Stabilität von Plasmen sowie die Dynamik von typischen Instabilitäten und Alfvén-Wellen. Beispiele werden herangezogen aus der Sonne, der Ionosphäre, aus technologischen Anwendungen und der Fusionsforschung.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage

  1. die wesentlichen Eigenschaften von Plasmen und die Unterschiede zum idealen Gas zu benennen,
  2. die Dynamik von geladenen Teilchen und Plasmen in Magnetfeldern zu beschreiben und einfache Konzepte zum magnetischen Einschluss zu erläutern
  3. Plasmen auf ihre Stabilität hin zu untersuchen
  4. Die Dynamik von Instabilitäten und von Alfvén-Wellen zu beschreiben
  5. auf Basis der erlernten Grundlagen Methoden der Plasmadiagnostik und technische Anwendungen zu erklären

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Plasmaphysik 1 Birkenmeier, G. Do, 08:30–10:00, PH HS3
UE 2 Übung zu Plasmaphysik 1 Cavedon, M.
Leitung/Koordination: Birkenmeier, G.
einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

In der Vorlesung werden die Inhalte durch Vortrag und Tafelanschrieb der theoretischen Grundlagen und deren experimentellen Umsetzungen erläutert. Anschauliche Beispiele und Anwendungen der beschriebenen Themen werden in Beamerpräsentation erklärt. Es werden insbesondere mit Querverweisen zwischen verschiedenen Themen die universellen Konzepte der Plasmaphysik aufgezeigt. Hoher Wert wird auf die Anregung interaktiver Diskussion mit den Studierenden über das gerade Erlernte gelegt. Die Vorlesungsunterlagen enthalten Hyperlinks auf die Originalarbeiten, die den Einstieg in die eigenständige Literaturrecherche fördern sollen. Die Studierenden werden ermuntert, die in der Vorlesung erläuterten Themen durch derartige Recherche selbständig zu vertiefen. 

In der Übung werden anhand von Problembeispielen und state-of-the-art Analyseprogrammen die Lerninhalte vertieft und eingeübt, sodass die Studierenden das Gelernte selbständig erklären und anwenden können.

Medienformen

Vortrag,  Beamerpräsentation, Tafelarbeit, Übungsblätter, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit, Diskussion, begleitende Internetseite, ergänzende Literatur

Literatur

  • U. Stroth, Plasmaphysik, Phänomene, Grundlagen, Anwendungen, Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg 2018.
  • R. J. Goldston, P. H. Rutherford, "Plasmaphysik. Eine Einführung", Vieweg 1998, ISBN: 3-528-06884-1.
  • T. J. M. Boyd and J. J. Sanderson, "The Physics of Plasmas", Cambridge University Press 2003, ISBN: 0 521 459125.
  • F. F. Chen, "Plasma Physics and Controlled Fusion", Plenum Press, 1990, ISBN: 0-306-41332-9.

    Modulprüfung

    Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

    Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 20 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Diskussionen anhand von Skizzen und einfachen Formeln überprüft. Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

    •     Erklären Sie, wie beurteilt werden kann ob Materie im Plasmazustand vorliegt.
    •     Skizzieren Sie mögliche Teilchentrajektorien im Erdmagnetfeld.
    •     Erklären Sie anhand von Skizzen das Prinzip der toroidalen Plasmaeinschlusses.
    •     Erläutern Sie die Dynamik von Alfvén-Wellen und deren Eigenschaften?


    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.

    Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

    Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2036: Plasmaphysik 2 / Plasma Physics 2 nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.

    Wiederholbarkeit

    Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

    Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

    Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

    Titel
    ZeitOrtInfoAnmeldung
    Prüfung zu Plasmaphysik 1
    Mo, 4.2.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin vor So, 24.03.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date before Sun, 2019-03-24. bis 15.1.2019 (Abmeldung bis 3.2.2019)
    Di, 26.3.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin von Mo, 25.03.2019 bis Sa, 27.04.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date from Mon, 25.03.2019 till Sat, 27.04.2019. bis 25.3.2019
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