Elektrodynamik

Die neue „Aufgabensammlung Elektrodynamik“ für ambitionierte Physikstudierende

Wer Elektrodynamik wirklich verstehen will, muss rechnen – und zwar nicht nur Standardaufgaben, sondern auch solche, die über das Übliche hinausgehen. Genau das bietet die neue „Aufgabensammlung Elektrodynamik“ von Igor N. Toptygin und Vladimir V. Batygin, die nun in einer sorgfältig an das SI-System (das international anerkannte Einheitensystem für physikalische Größen ) angepassten deutschen Übersetzung vorliegt.

Was macht dieses Buch besonders?

  • Über 800 Aufgaben: Die Sammlung deckt das gesamte Spektrum der klassischen Elektrodynamik und der speziellen Relativitätstheorie ab – von mathematischen Methoden über Felder im Vakuum und in Materie bis hin zu Strahlung, Quanteneffekten und Anwendungen in Thermodynamik, statistischer Physik und Astrophysik.
  • Kombination aus Theorie und Praxis: Nach einer kompakten Einführung in die Grundlagen folgen ausführlich gelöste Beispiele, die zeigen, wie man an komplexe Fragestellungen herangeht. Die Aufgaben sind so ausgewählt, dass sie nicht nur das Verständnis der Theorie vertiefen, sondern auch die Fähigkeit fördern, physikalische Methoden flexibel einzusetzen.
  • Relativistische Perspektive: Die Elektrodynamik wird konsequent als relativistische Wissenschaft behandelt. Die spezielle Relativitätstheorie wird früh eingeführt und durchzieht die gesamte Darstellung – ein Ansatz, der modernen Lehrkonzepten entspricht.
  • Verbindung zu anderen Disziplinen: Viele Aufgaben greifen Aspekte der Quantenelektrodynamik, Thermodynamik, statistischen Physik oder Astrophysik auf. So wird deutlich, wie eng die Elektrodynamik mit anderen Bereichen der Physik verwoben ist.
  • Für Bachelor, Master und Lehrende: Die Aufgaben sind nach Schwierigkeitsgrad gekennzeichnet – von Standardproblemen bis zu Herausforderungen für besonders ambitionierte Studierende und Doktorand:innen. Die Sammlung eignet sich sowohl zur Begleitung von Vorlesungen als auch zur eigenständigen Vertiefung sowie als Nachschlagewerk für Lehrende.

Warum lohnt sich ein Blick in dieses Buch?

Die „Aufgabensammlung Elektrodynamik“ ist kein klassisches Lehrbuch, sondern ein Arbeitsbuch für alle, die sich aktiv mit den Konzepten und Methoden der Elektrodynamik auseinandersetzen wollen. Wer bereit ist, sich auf anspruchsvolle Aufgaben einzulassen, wird mit einem tieferen Verständnis der Materie belohnt – und mit der Fähigkeit, auch komplexe Probleme eigenständig zu lösen.

Die deutsche Ausgabe wurde zudem an das SI-System angepasst und enthält zahlreiche Hinweise, die den Transfer zwischen verschiedenen Einheitensystemen erleichtern – ein Pluspunkt für alle, die sich sowohl in der Theorie als auch im Experiment zu Hause fühlen.

Fazit:

Wer Elektrodynamik nicht nur „lernen“, sondern wirklich „können“ will, findet in diesem Buch einen idealen Begleiter – und eine echte Herausforderung.

Tipp:

Wer sich einen Eindruck vom Aufbau machen möchte, findet unten einen Überblick über die behandelten Themen – von mathematischen Methoden über Felder, Wellen, Strahlung bis hin zu Anwendungen in Materie und modernen Aspekten der Physik.

Aufgabensammlung Elektrodynamik, ISBN 978-3-527-41359-1

Aus dem Inhalt

Mathematische Methoden der Elektrodynamik
Die Elektromagnetischen Erscheinungen im Vakuum
Spezielle Relativitätstheorie
Relativistische Mechanik
Strahlung und Streuung elektromagnetischer Wellen
Grundlagen der Quantentheorie der Strahlung und Streuung von Photonen
Elektrostatik von Leitern und Isolatoren
Magnetostatik
Die Gleichungen des elektromagnetischen Feldes in Medien
Ausbreitung elektromagnetischer Wellen
Emission schneller Teilchen

KAPITEL 1. MATHEMATISCHE METHODEN DER ELEKTRODYNAMIK
Vektor- und Tensoralgebra
Vektoranalysis
Spezielle Funktionen der mathematischen Physik
Antworten und Lösungen

KAPITEL 2. DIE ELEKTROMAGNETISCHEN ERSCHEINUNGEN IM VAKUUM
Elektrostatik
Magnetostatik
Maxwellsche Gleichungen
Antworten und Lösungen

KAPITEL 3. SPEZIELLE RELATIVITÄTSTHEORIE
Die Relativitätsprinzip und die Lorentz-Transformation
Vierdimensionale Vektoren und Tensoren
Gleichungen der Elektrodynamik
Antworten und Lösungen

KAPITEL 4. RELATIVISTISCHE MECHANIK
Kinematik relativistischer Teilchen
Bewegung geladener Teilchen in elektromagnetischen Feldern
Antworten und Lösungen

KAPITEL 5 STRAHLUNG UND STREUUNG ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN
Allgemeine Theorie. Strahlung nicht-relativistischer Systeme
Strahlung relativistischer Teilchen
Wechselwirkung geladener Teilchen mit Strahlung
Antworten und Lösungen

KAPITEL 6. GRUNDLAGEN DER QUANTENTHEORIE DER STRAHLUNG UND STREUUNG VON PHOTONEN
Quantentheorie des freien elektromagnetischen Feldes
Emission und Absorption von Licht durch Atome
Antworten und Lösungen

KAPITEL 7. ELEKTROSTATIK VON LEITERN UND ISOLATOREN
Polarisation im konstanten elektrischen Feld
Grundlegende Konzepte und Methoden der Elektrostatik
Energie und Kräfte im elektrostatischen Feld
Antworten und Lösungen

KAPITEL 8. MAGNETOSTATIK
Leitfähigkeit und Gleichstrom
Das stationäre Magnetfeld
Energie und Kraft in der Magnetostatik
Magnetische Eigenschaften von Supraleitern
Antworten und Lösungen

KAPITEL 9. DIE GLEICHUNGEN DES ELEKTROMAGNETISCHEN FELDES IN GEGENWART VON MEDIEN
Maxwellsche Gleichungen und Materialgleichungen
Kausalitätsprinzip und Dispersionsbeziehungen
Energie im elektromagnetischen Wechselfeld
Magnetische Oszillationen und Magnetresonanz
Antworten und Lösungen

KAPITEL 10. AUSBREITUNG ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN
Wellen in isotropen Medien
Reflexion und Brechung von Wellen
Ebene Wellen in anisotropen Medien
Streuung elektromagnetischer Wellen an makroskopischen Körpern
Kohärenz und Interferenz
Antworten und Lösungen

KAPITEL 11. EMISSION SCHNELLER TEILCHEN
Erzeugung von Eigenschwingungen
Strahlung in inhomogenen Medien
Antworten und Lösungen
Referenzen

Mehr erfahren:
Cover Aufgabensammlung Elektrodynamik.

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