Einführung in die Plasmaphysik
Introduction to Plasma Physics

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 2010/1

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 2014/5WS 2010/1

Basisdaten

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

Die Gültigkeit des Moduls ist bis SS 2014.

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 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2035 in der Version von WS 2010/1 war Ulrich Stroth.

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. Wesentliche Eigenschaften von Plasmen (wie Quasineutralität und langreichweitige Coulomb-Wechselwirkung) und ihre Auswirkungen auf das Plasmaverhalten sowie mögliche Diagnostikverfahren werden diskutiert. So werden beispielsweise die Wechselwirkung von Plasmen mit umgebenden Wänden und daraus resultierende Anwendungen (z.B. Plasmaätzen), Gasentladungsphysik (Anwendung: Leuchtstoffröhren), die Beeinflussung mit magnetischen Feldern (magnetischer Einschluss, astrophysikalische Phänomene), Wellenausbreitung in Plasmen (Funkverkehr, Interferometrie) beschrieben. Theoretische Methoden zur Beschreibung von Plasmen (bspw. kinetische Theorie, Magnetohydrodynamik) werden vorgestellt und ihre Anwendungsgebiete an Beispielen skizziert.

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 Stoßprozesse zwischen den Plasmateilchen zu erklären und die Parameterabhängigkeit der Stoßzeiten zu berechnen,
  3. die Voraussetzungen für ein vollständiges, ein lokales thermodynamisches Gleichgewicht bzw. ein Korona-Gleichgewicht zu erklären,
  4. die verschiedenen theoretischen Zugänge zur Plasmaphysik zu erklären und ihre jeweiligen Anwendungsgrenzen zu verstehen,
  5. die Ausbreitung von elektromagnetischer Strahlung in Plasmen zu verstehen und zu erklären,
  6. 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 Stroth, U. Do, 08:30–10:00, PH HS3
UE 2 Übung zu Plasmaphysik 1 Birkenmeier, G.
Leitung/Koordination: Stroth, U.
Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit, Diskussion, Lehrfilme

Medienformen

Übungsblätter, begleitende Internetseite, ergänzende Literatur

Literatur

  • U. Stroth, Plasmaphysik, Phänomene, Grundlagen, Anwendungen,
    VIEWEG+TEUBNER Press, New York", Wiesbaden 2011
  • 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,
  • 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,
  • T.H. Stix, "Waves in Plasmas", AIP, 1992, ISBN: 0-88318-859-7

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2036: Plasmaphysik und Fusionsforschung / Plasma Physics and Fusion Research 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.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.