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 2016/7 (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 2016/7WS 2010/1

Basisdaten

PH2037 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

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 der Studiendekan der Fakultät Physik.

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 zu verstehen
2. die den MHD-Gleichungen zu Grunde liegenden Einzelteilchenbewegungen
3. die Bedingungen für stabile magnetische Gleichgewichte für Plasmen aufzustellen und zu verstehen
4. die MHD-Instabilitätsmechanismen
5. Erhaltungssätze in verschiedenen Turbulenzszenarien sowie die Richardson-Kaskaden

Voraussetzungen

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

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit, 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

In einer schriftlichen Prüfung von 60 Minuten Dauer wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch mündlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 25 Minuten.

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.