Einführung in die Magnetohydrodynamik: Ideale Plasmaeffekte
Introduction to Magneto Hydrodynamics: Ideal Plasma Effects

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 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 2016/7WS 2010/1

Basisdaten

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

Die Gültigkeit des Moduls ist bis SS 2016.

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 40 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2037 in der Version von WS 2010/1 war Klaus Hallatschek.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Ausgewählte, leicht zugängliche Phänomene in der Flüssigkeitsdynamik, Magnetohydrodynamik und Plasmaphysik werden diskutiert. Anwendungen sind beispielsweise Wirbelringe, Van Allen Gürtel, Plasmaeinschluss bei der Kernfusion, Akkretionsscheiben neugeborener Sonnensysteme, galaktische Magnetfelder, Bänder und Windströmungen auf dem Jupiter. Außer für plasma- und astrophysikalisch interessierte Hörer dürfte die Vorlesung auch zur Festigung und Veranschaulichung von Basiswissen über Flüssigkeitsmechanik, Elektrodynamik, theoretische Mechanik und klassische Thermodynamik interessant sein. Die Vorlesung stellt damit den ersten Teil einer Einführung in die theoretische Plasmaphysik an Hand interessanter Problemstellungen dar.

Inhalt:

  • Wirbel
  • Dynamoeffekt
  • magnetische Kräfte
  • magnetische Levitation
  • Plasmagleichgewichte
  • Einteilchenbild/Kollektivbewegung
  • Instabilitäten
  • Turbulenz
  • 2D/3D Turbulenz
  • Turbulente Konvektion
  • Erhaltungssätze
  • Kaskaden
  • Zonal Flows

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

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 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.

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.