Magnetohydrodynamische Phänomene - eine Einführung
Magnetohydrodynamic Phenomena - an Introduction

Modul PH2037

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

PH2037 ist ein Semestermodul in Deutsch oder 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  h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2037 ist Klaus Hallatschek.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Einführung in die Magnetohydrodynamik

  1. Die wichtigsten und anschaulichsten Phänomene der idealen Flüssigkeitsdynamik, Magnetohydrodynamik und Plasmaphysik werden möglichst unter Vermeidung formelmäßiger Ableitungen anhand illustrativer Beispiele und einiger Demonstrationsexperimente erklärt. Diskutierte Themenkreise sind beispielhaft die Magnetfelder im Sonnensystem, der Dynamoeffekt in der Sonne und der Plasmaeinschluss in der kontrollierten Kernfusion. Über die Plasmaphysik und Astrophysik hinaus werden die notwendigen Grundlagen der Fluidmechanik und Elektrodynamik diskutiert und rekapituliert:
  • Sonnenwind
  • Heliosphäre
  • Dynamoeffekt
  • magnetische Kräfte
  • magnetische Levitation
  • Plasmagleichgewichte
  • Einzelteilchen- / kollektives Bild
  • Instabilitäten
  • Turbulenz
  • turbulenze Konvektion
  • Erhaltungssätze
  • Turbulenzkaskaden

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage zu verstehen und zu erklären
1. die Magnetohydrodynamischen (MHD) Gleichungen sowie die wichtigsten Folgerungen und ihr Gültigkeitsbereich
2. die Beziehung zwischen der Einzelteilchenbewegung und den MHD-Gleichungen
3. die Bedingungen für stabile magnetische Gleichgewichte für Plasmen
4. die MHD-Instabilitätsmechanismen
5. die Turbulenz und den turbulenten Transport in instabilen MHD-Plasmen

Voraussetzungen

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

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Projektion, Tafelarbeit, Experimente, Diskussion, Übungen

Medienformen

keine Angabe

Literatur

- F. F. Chen: "Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion", Plenum Press, NY 1984
- R. J. Goldstone, P. H. Rutherford: "Introduction to Plasma Physics", IOP Publishing Ltd 1995
- Wesson: "Tokamaks"
- U. Frisch: "Turbulence''
- Hazeltine, Waelbroeck: "The Framework of Plasma Physics"
- Biskamp: "Nonlinear Magnetohydrodynamics''
- Landau Lifshitz X: "Physical Kinetics''

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Würden sie bitte den Aufbau des Sonnenmagnetfeld in der Heliosphäre beschreiben?
  • Wie schnell wächst die Rayleigh-Taylor-Instabilität?

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende 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 Einführung in die Magnetohydrodynamik
Mo, 5.2.2018 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin vor 20.3.2018. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date before 2018-03-20. bis 15.1.2018
Di, 20.3.2018 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin zwischen 20.3.2018 und 14.4.2018. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date between 2018-03-20 and 2018-04-14. bis 19.3.2018

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.