Grimsehl Lehrbuch der Physik

Seit Jahrzehnten gibt der "Grimsehl" auf grund wald (Band 2: Elektrizitätslehre), Herr Prof. Dr. seines bewährten didaktischen Aufbaues, durch Haferkorn (Band 3: Optik) und Herr Prof. Dr. eine ausftihrliche und gut faßliche Behandlung Lösche (Band 4: Struktur der Materie) gewonnen des Gesamtgebietes der Physik, dank vieler Hin­ werden. weise auf Zusammenhänge zwischen den einzel­ In Verbindung mit der Modernisierung der Buch­ nen Teilgebieten der Physik und besonders durch gestaltung erfolgte eine grundlegende inhaltliche zahlreiche anschauliche Beispiele wertvolle Unter­ und stilistische Überarbeitung. Dabei wurden die stützung bei der Grundlagenausbildung von Grundsubstanz des Werkes und seine charakteri­ Physikern, anderen Naturwissenschaftlern, Leh­ stischen Eigenschaften, speziell Faßlichkeit und rern und Ingenieuren. Auch die Absolventen Anschaulichkeit, beibehalten. dieser Fachrichtungen verwenden dieses Werk Durch kompaktere Darstellung und Umstellung oft zum Nachschlagen einzelner Abschnitte. der Stoff anordnung konnte Platz gewonnen wer­ In allen Stellungnahmen und Einschätzungen von den für die Neuaufnahme von wesentlichen mo­ wissenschaftlichen Institutionen und Hochschul­ dernen Gebieten der Physik und für die Darstel­ lehrern, von seiten der Lehrmittelkommission lung von aktuellen Zusammenhängen zwischen Physik, des Ministeriums iür Hoch- und Fach­ theoretischen Erkenntnissen und praktischen An­ schulwesen und der Physikalischen Gesellschaft wendungen. Bei der überarbeitung erfolgte eine der DDR wurde übereinstimmend zum Ausdruck inhaltliche Anpassung an die Lehrprogramme gebracht, daß der "Grimsehl" als bedeutendes für die Physikausbildung an Universitäten und Standardwerk weitergeftihrt werden sollte. Dank Hochschulen.

1. Allgemeines zu den Elektromagnetischen Erscheinungen.- 1.1. Entwicklung der Elektrizitätslehre.- 1.2. Der elektrisch geladene Zustand der Stoffe.- 1.3. Maßeinheiten der Elektrizitätslehre.- 2. Das Statische Elektrische Feld.- 2.1. Die elektrische Ladung.- 2.1.1. Erzeugung des elektrisch geladenen Zustandes.- 2.1.2. Grundeigenschaften der elektrischen Ladung.- 2.1.3. Das Coulombsche Gesetz.- 2.1.4. Die Elementarladung.- 2.2. Das elektrostatische Feld im Vakuum.- 2.2.1. Fernwirkung und Nahwirkung.- 2.2.2. Das elektrische Feld.- 2.2.3. Die elektrische Feldstärke.- 2.2.4. Der elektrische Feldfluß.- 2.2.5. Arbeit im elektrischen Feld.- 2.2.6. Das elektrische Potential.- 2.2.7. Spezielle Fälle von Feldstärke und Potential.- 2.2.8. Dipole.- 2.2.9. Die Potentialgleichung.- 2.3. Leiter im elektrostatischen Feld.- 2.3.1. Feldstärke und Potential in Leitern.- 2.3.2. Die Flächendichte der Ladung.- 2.3.3. Influenz.- 2.3.4. Die Kapazität.- 2.3.5. Kondensatoren.- 2.3.6. Schaltung von Kondensatoren.- 2.3.7. Elektrometer.- 2.3.8. Messung der Elementarladung.- 2.4. Dielektrika im elektrostatischen Feld.- 2.4.1. Die relative Dielektrizitätskonstante (Dielektrizitätszahl).- 2.4.2. Polarisation des Dielektrikums.- 2.4.3. Die elektrische Verschiebung.- 2.4.4. Erweiterung der Elektrostatik im Vakuum auf Dielektrikum.- 2.4.5. Feldstärke und Verschiebung im Dielektrikum.- 2.4.6. Brechung der Feldlinien.- 2.4.7. Energiedichte und Kräfte des elektrostatischen Feldes.- 2.4.8. Die molekularen Vorgänge bei der Polarisation des Dielektrikums.- 2.4.9. Durch Polarisation hervorgerufene Effekte.- 2.4.10. Kondensatoren mit Dielektrikum.- 3. Der Stationäre Elektrische Strom (Gleichstrom).- 3.1. Allgemeine Grundlagen.- 3.2. Der elektrische Widerstand.- 3.2.1. Das Ohmsche Gesetz.- 3.2.2. Abhängigkeit des Widerstandes eines Leiters von den Abmessungen und dem Leitermaterial.- 3.2.3. Temperatureinfluß.- 3.2.4. Praktische Ausführungsformen von Widerständen.- 3.3. Ströme in einfachen und in verzweigten Stromkreisen.- 3.3.1. Die Kirchhoffschen Regeln.- 3.3.2. Spezielle Widerstandsschaltungen.- 3.3.3. Messung der Urspannung.- 3.3.4. Anwendung des Ohmschen Gesetzes zur Spannungs- und Strommessung.- 3.4. Elektrische Arbeit; Stromwärme.- 3.4.1. Arbeit und Leistung elektrischer Ströme.- 3.4.2. Leistungsanpassung.- 3.4.3. Anwendungen der Stromwärme.- 3.5. Elektronenkinetik des elektrischen Stromes.- 3.5.1. Nachweis der „freien Elektronen“.- 3.5.2. Der Elektronenstrom.- 3.5.3. Das Ohmsche Gesetz in allgemeiner Form.- 3.5.4. Satz von der Erhaltung der Ladung.- 4. Das Elektromagnetische Feld.- 4.1. Magnetische Felder.- 4.1.1. Felder der Permanentmagnete.- 4.1.2. Eisen im Magnetfeld.- 4.2.3. Unterschied zwischen dem elektrostatischen und dem magnetostatischen Feld.- 4.1.4. Magnetische Felder elektrischer Ströme.- 4.1.5. Spule mit Eisenkern.- 4.1.6. Allgemeines über Größen des magnetischen Feldes.- 4.1.7. Die magnetische Feldstärke.- 4.1.8. Das Durchflutungsgesetz.- 4.1.9. Experimentelle Bestätigung des Durchflutungsgesetzes.- 4.1.10. Magnetfelder spezieller Leiteranordnungen.- 4.1.11. Das Biot-Savartsche Gesetz.- 4.1.12.. Differentielle Schreibweise des Durchflutungsgesetzes.- 4.1.13. Magnetfeld eines Konvektionsstromes.- 4.1.14. Magnetostatik.- 4.2. Die elektromagnetische Induktion.- 4.2.1. Experimentelle Grunderscheinungen.- 4.2.2. Das Faradaysche Induktionsgesetz.- 4.2.3. Elektromagnetische Induktion in bewegten Leitern.- 4.2.4. Gegenseitige Induktion zweier Stromkreise.- 4.2.5. Selbstinduktion.- 4.2.6. Die magnetische Feldenergie.- 4.2.7. Messung der magnetischen Spannung.- 4.2.8. Die allgemeinste Gleichung für die induzierte Spannung.- 4.3. Kraftwirkung auf Ströme im Magnetfeld.- 4.3.1. Experimentelle Grundlagen.- 4.3.2. Gerader Leiter im homogenen Magnetfeld.- 4.3.3. Kräfte paralleler Stromleiter aufeinander.- 4.3.4. Drehmoment einer Leiterschleife im Magnetfeld.- 4.3.5. Kraft auf bewegte Ladung im Magnetfeld.- 4.3.6. Kräfte zweier bewegter Punktladungen aufeinander.- 4.3.7. Die Lenzsche Regel.- 4.3.8. Lorentzkraft und elektromagnetische Induktion.- 4.3.9. Elektrische Meßgeräte.- 4.4. Die Maxwellschen Gleichungen.- 4.4.1. Verallgemeinerung des Induktionsgesetzes.- 4.4.2. Verallgemeinerung des Durchflutungsgesetzes.- 4.5. Stoffe im Magnetfeld.- 4.5.1. Experimentelle Grunderscheinungen.- 4.5.2. Die relative Permeabilität.- 4.5.3. Die Magnetisierung der Stoffe.- 4.5.4. Die Materialgleichung.- 4.5.5. Magnetische Feldstärke und Induktion in unterschiedlichen Medien.- 4.5.6. Die Magnetisierung M.- 4.5.7. Dia-, Para- und Ferromagnetismus.- 4.5.8. Der magnetische Kreis.- 4.5.9. Kräfte und Energieeinwirkung auf Stoffe im Magnetfeld.- 4.5.10. Entmagnetisierung.- 4.5.11. Die molekularen Vorgänge bei der Magnetisierung der Stoffe.- 4.6. Das magnetische Feld der Erde.- 4.6.1. Der Verlauf des Erdfeldes.- 4.6.2. Die Intensität des Erdmagnetismus.- 4.6.3. Die physikalischen Grundlagen des Erdmagnetismus.- 4.6.4. Erd- und Gesteinsmagnetismus.- 5. Wechselstrom.- 5.1. Allgemeine Grundlagen.- 5.2. Mittelwerte des Stromes und der Spannung.- 5.3. Arbeit und Leistung des Wechselstromes.- 5.4. Darstellung harmonischer Wechselströme.- 5.5. Widerstand, Spule und Kondensator im Wechselstromkreis.- 5.6. Komplexe Darstellung von Wechselstromgrößen.- 5.6.1. Schreibweise komplexer Zahlen.- 5.6.2. Rechenregeln.- 5.6.3. Ruhende Zeiger.- 5.7. Der komplexe Wechselstromwiderstand.- 5.8. Anwendung der komplexen Schreibweise.- 5.8.1. Reihen- und Parallelschaltung.- 5.8.2. Reihenschaltung von R, L und C.- 5.8.3. Parallelschaltung von R, L und C.- 5.8.4. Elektromagnetische Schwingungen.- 5.9. Spezielle Erscheinungen des Wechselstromes.- 5.9.1. Kompensation der Phasenverschiebungen.- 5.9.2. Skineffekt.- 5.9.3. Messung von Kapazitäten und Induktivitäten in der Brücke.- 5.10. Mehrphasenströme.- 5.10.1. Erzeugung von mehrphasigem Wechselstrom.- 5.10.2. Das magnetische Drehfeld.- 5.10.3. Leitungsführung bei Drehstrom.- 5.11. Der Transformator.- 5.11.1. Allgemeiner Aufbau.- 5.11.2. Wirkungsweise.- 5.11.3. Spezielle Anwendungen.- 5.12. Meßinstrumente für Wechselstrom.- 6. Elektrotechnische Anwendungen.- 6.1. Allgemeine Grundlagen der Generatoren und Motoren.- 6.2. Gleichstromgeneratoren.- 6.3. Kennlinien der Gleichstromgeneratoren.- 6.4. Gleichstrommotoren.- 6.5. Wechselstromgeneratoren.- 6.6. Wechselstrommotoren.- 6.7. Verschiedene Anwendungen des Elektromagnetismus.- 7. Leitung des Elektrischen Stromes in Flüssigkeiten.- 7.1. Das Phänomen der Ionenleitung in Flüssigkeiten und die Faradayschen Gesetze.- 7.2. Das atomistische Modell einer elektrolytischen Lösung.- 7.2.1. Echte und potentielle Elektrolyte.- 7.2.2. Solvatation der Ionen in der Lösung.- 7.3. Die elektrische Leitfähigkeit elektrolytischer Lösungen.- 7.4. Überführungszahlen und individuelle lonenbeweglichkeit.- 7.5. Galvanische Elemente.- 7.6. Elektrodenpotential.- 7.6.1. Aufteilung der Zellspannung in Galvanispannungen.- 7.6.2. Die Galvanische Spannungsreihe und Elektrodenarten...- 7.7. Die elektrischen Eigenschaften einer galvanischen Zelle bei Stromfluß.- 7.8. Elektrochemische Stromquellen.- 7.8.1. Primärelemente.- 7.8.2. Sekundärelemente.- 7.8.3. Brennstoffelemente.- 7.9. Weitere technische Anwendungen der elektrochemischen Vorgänge und elektrokinetische Erscheinungen.- 7.9.1. Technische Elektrolyse und Galvanotechnik.- 7.9.2. Korrosion.- 7.9.3. Elektrochemische Analyseverfahren.- 7.9.4. Elektrokinetische Erscheinungen.- 8. Leitung des Elektrischen Stromes in Gasen.- 8.1. Grundlagen.- 8.1.1. Erzeugung elektrischer Ladungsträger in Gasen.- 8.1.2. Vernichtung elektrischer Ladungsträger in Gasen (Rekombination).- 8.1.3. Bewegung elektrischer Ladungsträger in Gasen.- 8.2. Elektrische Gasentladungen.- 8.2.1. Glimmentladung.- 8.2.2. Bogenentladung.- 8.2.3. Korona- und Funkenentladung.- 8.2.4. Anwendungen der Gasentladungen.- 8.3. Luftelektrizität.- 8.3.1. Elektrische Leitfähigkeit der Atmosphäre.- 8.3.2. Elektrisches Feld der Atmosphäre.- 8.3.3. Ersatzschaltbild des luftelektrischen Stromkreises.- 8.3.4. Gewitter.- 9. Leitung des Elektrischen Stromes im Hochvakuum.- 9.1. Erzeugung von freien Elektronen.- 9.1.1. Lichtelektrischer Effekt.- 9.1.2. Glühelektrischer Effekt.- 9.1.3. Sekundärelektronenemission.- 9.1.4. Feldemission.- 9.2. Bewegung der Ladungsträger.- 9.2.1. Bewegung im homogenen elektrischen Feld.- 9.2.2. Bewegung im homogenen magnetischen Feld.- 9.2.3. Bestimmung von e/m.- 9.2.4. Bestimmung der Geschwindigkeit der Ladungsträger.- 9.2.5. Bahnen elektrischer Teilchen im magnetischen Erdfeld (Polarlicht).- 9.3. Eigenschaften und Wirkungen von Teilchenstrahlen.- 9.3.1. Katodenstrahlen.- 9.3.2. Ionenstrahlen.- 9.4. Anwendungen der Stromleitung im Vakuum.- 9.4.1. Die Glühkatode.- 9.4.2. Elektronenröhren.- 9.4.3. Charakteristische Größen der Elektronenröhren.- 9.4.4. Elektronenmikroskope.- 9.4.5. Feldelektronen- und Feldionenmikroskope.- 9.4.6. Weitere Elektronengeräte.- 10. Leitung des Elektrischen Stromes in Festkörpern.- 10.1. Mechanismus der Stromleitung.- 10.1.1. Das Energiebändermodell.- 10.1.2. Metallische Leitfähigkeit.- 10.1.3. Halbleiter.- 10.1.4. Der p-n-Übergang.- 10.2. Anwendungen der Halbleiter.- 10.2.1. Gleichrichter.- 10.2.2. Transistoren.- 10.3. Supraleitung.- 10.3.1. Supraleitende Stoffe.- 10.3.2. Supraleitende Stromkreise.- 10.3.3. Spezielles Verhalten der Supraleiter.- 10.4. Thermoelektrizität und Peltier-Effekt.- 10.4.1. Thermoelektrischer Effekt.- 10.4.2. Peltier-Effekt.- 10.4.3. Thomson- und Benedicks-Effekt.- 10.5. Galvano- und thermomagnetische Effekte.- 10.5.1. Hall-Effekt.- 10.5.2. Widerstandsänderung im Magnetfeld.- 10.5.3. Thermomagnetische Effekte.- 10.6. Kontaktspannungen.- 10.6.1. Entstehung elektrischer Doppelschichten.- 10.6.2. Doppelschichten an Isolatoren.- 10.6.3. Doppelschicht Metall-Isolator.- 10.6.4. Doppelschichten an Metallen.- 11. Elektromagnetische Schwingungen und Wellen.- 11.1. Elektrische Schwingungen.- 11.1.1. Eigenschwingungen.- 11.1.2. Erzwungene Schwingungen.- 11.1.3. Instationärer Schwingkreis.- 11.2. Elektromagnetische Wellen längs Leitungen.- 11.2.1. Lecher-Leitungen.- 11.2.2. Hohlleiter.- 11.3. Elektromagnetische Wellen im Raum.- 11.3.1. Die Wellengleichung.- 11.3.2. Experimenteller Nachweis der elektromagnetischen Raumwellen.- 11.3.3. Das Wellenfeld eines Dipols.- 11.3.4. Ebene elektromagnetische Wellen.- 11.3.5. Die Fortpflanzung der elektromagnetischen Wellen.- 11.4. Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen.- 11.4.1. Sinusschwingungen.- 11.4.2. Nichtsinusförmige Schwingungen.- 11.4.3. Modulierte Schwingungen.- 11.5. Anwendungsbeispiele elektromagnetischer Schwingungen und Wellen.- 11.5.1. Prinzip der trägerfrequenten Signalübertragung.- 11.5.2. RADAR-Technik.- I. Mathematische Hilfsmittel.- II. Tabellen.- Namenverzeichnis.- Bildquellen.