Titel: Physik für Studierende der Chemie (Diplom) I

Art: Vorlesung

Veranstalter: Vladimir Dyakonov

Zeit und Ort: Mo 14-16, W2 1-148, Fr 14-16, W3 1-161

Beginn: 16.10.2000

Interessenten: Alle Studierende

Inhalt:

1. Einführung · Physikalische Größen (Länge, Zeit, Frequenz, etc.....)
2. Mathematik in der Physik · Algebra, Geometrie, Trigonometrie, Differential-, Integralrechnung Ableitungen von Sinus und Cosinus · Vorsilben für Einheiten · Vektoren: Betrag, Richtung, Polygonzugregel, Skalarprodukt, Vektorprodukt
3. Mechanik · 1D-Bewegung (Geschwindigkeit, Momentangeschwindigkeit, Mittleregeschwindigkeit, Beschleunigung, gleichförmige Kreisbewegung · 2D-Bewegung (Flugbahn, Zentripetalbeschleunigung) Beispiele · Dynamik ( Masse, Impuls, Kraft, 3 Newtonsche Axiome). · Einige Probleme: Gewicht, Achterbahn, schiefe Ebene, das konische Pendel Energieerhaltung, Impulserhaltung (Schwerpunktsatz) . Stöße ("die letzte Kugel", Billardtisch) · Arbeit , Energie (Ekin. Epot. ), Leistung Beispiel "Feder" · Rotationsbewegung Drehmoment, Drehimpuls, Kreisel Massenmittelpunkt Trägheitsmoment
4. Elektrizität · Elektrostatische Kraft, elektrische Ladung, quantisierung der Ladung · Coulomb - Gesetz, Superpositionsprinzip · Beispiel "Dipol"
5. Das elektrische Feld · .... einer Punktladung, Kraftlinien (Feldlinienbilder). · Elektrostatik: Gaußscher Satz Ladungsverteilung (lineare, ebene, sphärische) · Beispiel: Koaxialkabel · Das elektrische Potential · Potentialdifferenz · Spannung · Arbeit · Energie (das Elektronvolt) · Kapazität Platten, Kugel, Röhren - Kondensatoren. Energiespeicherung Dielektrikum Serien-, Parallelschaltung von Kondensatoren
6. Elektrischer Strom · Das Ohmsche Gesetz · Spannung als Arbeit an der Ladung · Potentialdifferenz - Ladungsbewegung · Widerstand (spezifischer und realer) · Spannungsabfall und Energieerhaltung · Leitfähigkeit, Leitwert
7. Gleichstromkreise (Serien-, Parallelschaltungen) · Die Kirchhoffschen Regeln: Knotengesetz (Ladungserhaltungssatz). Beispiele Maschengesetz (Energieerhaltungssatz). Beispiele · Kurzschluß
8. Die Grundelemente elektrischer Stromkreise: · Spannungsquelle und Stromquelle · Superposition von Spannungs- und Stromquellen, Ersatzspannungsquellen · I-V Verhalten · Technische Strom-, Spannungsquellen · Spannungs- und Stromteiler
9. Kapazitiver Zweipol · I-V Beziehung · Verschiebungsstrom im Dielektrikum · Kondensator bei zeitveränderlicher Spannung
10. Induktiver Zweipol · V-I Beziehung · Induktionsgesetz · Bedeutung der Spule in Technik · Zusammenschaltung von linearen Induktivitäten · Elektrische Leistung und Energie in Kondensator bzw. Spule · LC-Schwingkreis. (Vergleich mit Federschwingung) · Energie des Magnetfelds
11. Wechselstromkreise · Kapazitiver Widerstand · Induktiver Widerstand · Aufladung eines Kondensators · Entladung eines Kondensators
12. Magnetostatik · Die magnetische Kraft (Lorenz'sche Kraft) · Das magnetische Feld (Ampersche Gesetz) · Magnetfeld von Spulen · Das Drehmoment (Torque) auf die Spule · Energie des Feldes in einer Spule · Magnetfeldlinien · Generator · Elektromotor · RLC Serienkreis · Resonanz. Beispiel "Fernseheempfänger" · Mittlere periodische Größen (Gleichwert, Gleichrichtwert, Effektivwert) · Leistung, Leistungsfaktor, Effektivwert, Spitzenwert.
13. Kondensierte Materie · Aufbau eines Festkörpers: · Energie Bänder · Kristallstruktur (Regelmäßige Anordnung von Atomen) · Halbleiter (Dotierung, Si:P, Si:B) · Energiezustände, Fermi-Dirac Verteilung · Transport (Drift, Diffusion), Beweglichkeit
14. Halbleiterbauelemente . p-n Übergang · Bipolartransistor · Feldeffekttransistor (MOSFET)
15. Drehstrom

Literatur:
1. Gerthsen, Kneser, Vogel, "Physik", Springer-Verlag 2. Alonso,Finn, "Physik", Addison-Wesley Verlag 3. Orear, "Physik"

Bemerkungen:
Die Vorlesung orientiert sich u.a. an den Inhalten des Praktikums für Studierende der Chemie I (8.1.115)