Halliday Physik für natur- und ingenieurwissenschaftliche Studiengänge

von: David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Stephan W. Koch

Wiley-VCH, 2019

ISBN: 9783527822645

Sprache: Deutsch

992 Seiten, Download: 70840 KB

Format: PDF, auch als Online-Lesen

geeignet für:

eBook anfordern

▸

Mehr zum Inhalt

Halliday Physik für natur- und ingenieurwissenschaftliche Studiengänge

	Cover	1
	Vorwort zur dritten Auflage	7
	Zum Aufbau des Buches	8
	Inhaltsverzeichnis	9
	1 Bewegung	15
	1.1 Ort, Verschiebung und mittlere Geschwindigkeit	15
	1.1.1 Bewegung	15
	1.1.2 Ort und Verschiebung	16
	1.1.3 Durchschnittsgeschwindigkeit	17
	1.2 Momentangeschwindigkeit	18
	1.2.1 Momentangeschwindigkeit	19
	1.3 Beschleunigung	19
	1.3.1 Beschleunigung	20
	1.4 Konstante Beschleunigung	22
	1.4.1 Konstante Beschleunigung: Ein Sonderfall	23
	1.4.2 Konstante Beschleunigung: ein anderer Blickwinkel	25
	1.5 Der freie Fall	26
	1.5.1 Der freie Fall	26
	1.6 Zwei und drei Raumdimensionen	28
	1.7 Durchschnittsgeschwindigkeit und Momentangeschwindigkeit	29
	1.7.1 Mittlere und Momentangeschwindigkeit	30
	1.8 Durchschnittsbeschleunigung und Momentanbeschleunigung	32
	1.8.1 Veränderliche Geschwindigkeiten	32
	1.9 Wurfbewegungen	33
	1.9.1 Flugbahnen	34
	1.9.2 Analyse der Wurfbewegung	35
	1.10 Die gleichförmige Kreisbewegung	38
	1.10.1 Konstanter Betrag, variable Richtung	38
	1.10.2 Beweis von Gl. 1.40	39
	1.11 Relativbewegung in einer Dimension	40
	1.11.1 Bezugssysteme	40
	1.12 Relativbewegung in zwei Dimensionen	42
	1.12.1 Mehr als eine Dimension	42
	1.13 Zusammenfassung	43
	1.14 Fragen	45
	2 Kraft und Bewegung	49
	2.1 Das erste und das zweite Newtonsche Gesetz	49
	2.1.1 Die Newtonsche Mechanik	49
	2.1.2 Das erste Newtonsche Gesetz	50
	2.1.3 Kraft	51
	2.1.4 Masse	53
	2.1.5 Das zweite Newtonsche Gesetz	54
	2.2 Einige besondere Kräfte	56
	2.2.1 Einige besondere Kräfte	57
	2.3 Die Newtonschen Gesetze in der Praxis	61
	2.3.1 Das dritte Newtonsche Gesetz	62
	2.4 Reibung	64
	2.4.1 Reibung	65
	2.4.2 Eigenschaften der Reibung	66
	2.5 Strömungswiderstand und Endgeschwindigkeit	68
	2.5.1 Strömungswiderstand und Endgeschwindigkeit	68
	2.6 Gleichförmige Kreisbewegung	70
	2.6.1 Gleichförmige Kreisbewegung	71
	2.7 Scheinkräfte	72
	2.7.1 Nichtinertialsysteme	73
	2.8 Zusammenfassung	75
	2.9 Fragen	77
	3 Kinetische Energie und Arbeit	83
	3.1 Energie	83
	3.1.1 Kinetische Energie	83
	3.1.2 Arbeit	84
	3.2 Arbeit und kinetische Energie	85
	3.2.1 Arbeit und kinetische Energie	86
	3.3 Von der Gravitationskraft verrichtete Arbeit	88
	3.3.1 Von der Gravitationskraft verrichtete Arbeit	89
	3.4 Von einer Federkraft verrichtete Arbeit	90
	3.4.1 Von einer Federkraft verrichtete Arbeit	91
	3.5 Von einer allgemeinen veränderlichen Kraft verrichtete Arbeit	94
	3.5.1 Von einer allgemeinen veränderlichen Kraft verrichtete Arbeit	94
	3.6 Leistung	97
	3.6.1 Leistung	97
	3.7 Zusammenfassung	99
	3.8 Fragen	100
	4 Potenzielle Energie und Energieerhaltung	103
	4.1 Potenzielle Energie	103
	4.1.1 Arbeit und potenzielle Energie	103
	4.1.2 Wegunabhängigkeit von konservativen Kräften	105
	4.1.3 Berechnung der potenziellen Energie	106
	4.2 Der Energieerhaltungssatz der Mechanik	108
	4.2.1 Der Energieerhaltungssatz der Mechanik	109
	4.3 Grafische Darstellung der potenziellen Energie	112
	4.3.1 Potenzialkurven	113
	4.4 Von einer äußeren Kraft an einem System verrichtete Arbeit	115
	4.4.1 Von einer äußeren Kraft an einem System verrichtete Arbeit	116
	4.5 Energieerhaltung	118
	4.5.1 Energieerhaltung	119
	4.6 Zusammenfassung	121
	4.7 Fragen	123
	5 Systeme von Teilchen	127
	5.1 Der Schwerpunkt	127
	5.1.1 Der Schwerpunkt	127
	5.2 Das zweite Newtonsche Gesetz für ein Teilchensystem	130
	5.2.1 Das zweite Newtonsche Gesetz für ein Teilchensystem	131
	5.3 Der Impuls	133
	5.3.1 Der Impuls eines einzelnen Teilchens	134
	5.3.2 Der Impuls eines Teilchensystems	135
	5.4 Stoßprozesse: Der Kraftstoß	135
	5.4.1 Einzelne Stöße	136
	5.4.2 Stoßserien	138
	5.5 Die Impulserhaltung	139
	5.5.1 Die Impulserhaltung	139
	5.6 Inelastische eindimensionale Stöße	141
	5.6.1 Inelastische eindimensionale Stöße	141
	5.6.2 Vollständig inelastische eindimensionale Stöße	142
	5.6.3 Die Geschwindigkeit des Schwerpunkts	142
	5.7 Elastische eindimensionale Stöße	143
	5.7.1 Stöße auf ein ruhendes Objekt	143
	5.7.2 Stöße auf ein bewegtes Objekt	145
	5.8 Zweidimensionale Stöße	146
	5.8.1 Zweidimensionale Stöße	146
	5.9 Systeme mit veränderlicher Masse: Eine Rakete	147
	5.9.1 Raketen	147
	5.10 Äußere Kräfte und Änderungen der inneren Energie	150
	5.10.1 Körper, die nicht starr sind	150
	5.10.2 Herleitung von Gl. 5.72	151
	5.11 Zusammenfassung	152
	5.12 Fragen	153
	6 Die Rotation ausgedehnter Körper	157
	6.1 Die Variablen der Rotation	157
	6.1.1 Die Variablen der Rotation	158
	6.1.2 Sind Winkelgrößen Vektoren?	160
	6.2 Rotation mit konstanter Winkelbeschleunigung	162
	6.2.1 Rotation mit konstanter Winkelbeschleunigung	162
	6.3 Beziehungen zwischen den Variablen für lineare Bewegung und Rotation	163
	6.3.1 Beziehungen zwischen den Variablen für lineare Bewegung und Rotation	164
	6.4 Die kinetische Energie der Rotation	166
	6.4.1 Die kinetische Energie der Rotation	166
	6.5 Die Berechnung des Trägheitsmoments	168
	6.5.1 Die Berechnung des Trägheitsmoments	168
	6.6 Das Drehmoment	170
	6.6.1 Das Drehmoment	171
	6.7 Das zweite Newtonsche Gesetz für die Rotation	172
	6.7.1 Das zweite Newtonsche Gesetz für die Rotation	172
	6.8 Arbeit und kinetische Energie der Rotation	173
	6.8.1 Arbeit und kinetische Energie der Rotation	174
	6.9 Zusammenfassung	176
	6.10 Fragen	178
	7 Rollbewegung, Drehmoment und Drehimpuls	181
	7.1 Die Rollbewegung	181
	7.1.1 Die Rollbewegung als Mischung aus Translation und Rotation	181
	7.1.2 Die Rollbewegung als reine Rotation	183
	7.2 Kräfte und die kinetische Energie der Rollbewegung	183
	7.2.1 Die kinetische Energie der Rollbewegung	184
	7.2.2 Die Kräfte bei der Rollbewegung	184
	7.3 Das Jo-Jo	186
	7.3.1 Das Jo-Jo	187
	7.4 Eine erweiterte Definition des Drehmoments	187
	7.4.1 Ein erweiterter Blick auf das Drehmoment	188
	7.5 Der Drehimpuls	189
	7.5.1 Der Drehimpuls	190
	7.6 Das zweite Newtonsche Gesetz in Winkelschreibweise	191
	7.6.1 Das zweite Newtonsche Gesetz in Winkelschreibweise	191
	7.7 Der Drehimpuls eines starren Körpers	193
	7.7.1 Der Drehimpuls eines Systems von Teilchen	193
	7.7.2 Der Drehimpuls eines rotierenden starren Körpers	194
	7.8 Die Erhaltung des Drehimpulses	196
	7.8.1 Die Erhaltung des Drehimpulses	196
	7.9 Die Präzession eines Kreisels	199
	7.9.1 Die Präzession eines Kreisels	199
	7.10 Zusammenfassung	201
	7.11 Fragen	202
	8 Gleichgewicht und Elastizität	205
	8.1 Gleichgewicht	205
	8.1.1 Gleichgewicht	205
	8.1.2 Bedingungen für das Gleichgewicht	207
	8.1.3 Das Gravizentrum	208
	8.2 Beispiele für statische Gleichgewichte	209
	8.2.1 Beispiele für statische Gleichgewichte	210
	8.3 Elastizität	212
	8.3.1 Unterbestimmte Strukturen	212
	8.3.2 Elastizität	214
	8.4 Zusammenfassung	217
	8.5 Fragen	217
	9 Gravitation	221
	9.1 Das Newtonsche Gravitationsgesetz	221
	9.1.1 Das Newtonsche Gravitationsgesetz	222
	9.2 Gravitation und das Superpositions-prinzip	224
	9.2.1 Gravitation und das Superpositionsprinzip	224
	9.3 Die Gravitation in der Nähe der Erdoberfläche	225
	9.3.1 Die Gravitation in der Nähe der Erdoberfläche	226
	9.4 Die Gravitation innerhalb der Erde	228
	9.4.1 Die Gravitation innerhalb der Erde	228
	9.5 Die potenzielle Energie der Gravitation	230
	9.5.1 Die potenzielle Energie der Gravitation	231
	9.6 Planeten und Satelliten: Die Keplerschen Gesetze	234
	9.6.1 Planeten und Satelliten: Die Keplerschen Gesetze	235
	9.7 Satelliten: Umlaufbahnen und Energie	237
	9.7.1 Satelliten: Umlaufbahnen und Energie	238
	9.8 Einstein und die Gravitation	239
	9.8.1 Das Äquivalenzprinzip	239
	9.8.2 Die Krümmung des Raums	240
	9.9 Zusammenfassung	241
	9.10 Fragen	243
	10 Fluide	247
	10.1 Fluide, Dichte und Druck	247
	10.1.1 Was ist ein Fluid?	247
	10.1.2 Dichte und Druck	248
	10.2 Ruhende Fluide	249
	10.2.1 Ruhende Fluide	250
	10.3 Druckmessung	252
	10.3.1 Druckmessung	252
	10.4 Das Pascalsche Prinzip	254
	10.4.1 Das Pascalsche Prinzip	254
	10.5 Das archimedische Prinzip	255
	10.5.1 Das archimedische Prinzip	256
	10.6 Die Kontinuitätsgleichung	259
	10.6.1 Ideale Fluide in Bewegung	259
	10.6.2 Die Kontinuitätsgleichung	261
	10.7 Die Bernoulli-Gleichung	262
	10.7.1 Die Bernoulli-Gleichung	262
	10.8 Zusammenfassung	265
	10.9 Fragen	266
	11 Schwingungen	269
	11.1 Harmonische Schwingungen	269
	11.1.1 Harmonische Schwingungen	269
	11.1.2 Das Kraftgesetz einer harmonischen Schwingung	273
	11.2 Die Energie einer harmonischen Schwingung	274
	11.2.1 Die Energie einer harmonischen Schwingung	275
	11.3 Das Torsionspendel	276
	11.3.1 Das Torsionspendel	276
	11.4 Pendel und Kreisbewegungen	278
	11.4.1 Pendel	279
	11.4.2 Harmonische Schwingungen und die gleichförmige Kreisbewegung	281
	11.5 Gedämpfte harmonische Schwingungen	283
	11.5.1 Gedämpfte harmonische Schwingungen	283
	11.6 Erzwungene Schwingungen und Resonanz	285
	11.6.1 Erzwungene Schwingungen und Resonanz	285
	11.7 Das Foucaultsche Pendel	287
	11.7.1 Das Foucaultsche Pendel	287
	11.8 Zusammenfassung	288
	11.9 Fragen	289
	12 Wellen – I	293
	12.1 Transversalwellen	293
	12.1.1 Arten von Wellen	293
	12.1.2 Transversal- und Longitudinalwellen	294
	12.1.3 Wellenlänge und Frequenz	295
	12.1.4 Die Geschwindigkeit einer fortlaufenden Welle	297
	12.2 Die Wellengeschwindigkeit eines gespannten Seils	299
	12.2.1 Die Wellengeschwindigkeit eines gespannten Seils	300
	12.3 Energie und Leistung einer sich ausbreitenden Seilwelle	302
	12.3.1 Energie und Leistung einer fortlaufenden Seilwelle	302
	12.4 Die Wellengleichung	304
	12.4.1 Die Wellengleichung	304
	12.5 Die Interferenz von Wellen	307
	12.5.1 Das Superpositionsprinzip für Wellen	307
	12.5.2 Die Interferenz von Wellen	308
	12.6 Darstellung von Wellen durch Zeiger	311
	12.6.1 Zeiger	311
	12.7 Stehende Wellen und Resonanz	312
	12.7.1 Stehende Wellen	313
	12.7.2 Stehende Wellen und Resonanz	315
	12.8 Zusammenfassung	318
	12.9 Fragen	319
	13 Wellen – II	321
	13.1 Die Schallgeschwindigkeit	321
	13.1.1 Schallwellen	321
	13.1.2 Die Schallgeschwindigkeit	322
	13.2 Die Ausbreitung von Schallwellen	324
	13.2.1 Die Ausbreitung von Schallwellen	325
	13.3 Interferenz	328
	13.3.1 Interferenz	328
	13.4 Schallintensität und Schallpegel	330
	13.4.1 Schallintensität und Schallpegel	330
	13.5 Musikalische Töne	333
	13.5.1 Musikalische Töne	333
	13.6 Schwebungen	336
	13.6.1 Schwebungen	336
	13.7 Der Doppler-Effekt	337
	13.7.1 Der Doppler-Effekt	338
	13.8 Überschallgeschwindigkeit und Stoßwellen	342
	13.8.1 Überschallgeschwindigkeit und Stoßwellen	342
	13.9 Zusammenfassung	343
	13.10 Fragen	344
	14 Temperatur, Wärme und der erste Hauptsatz der Thermodynamik	347
	14.1 Temperatur	347
	14.1.1 Temperatur	347
	14.1.2 Der nullte Hauptsatz der Thermodynamik	347
	14.1.3 Die Messung von Temperaturen	349
	14.2 Die Celsius- und die Fahrenheit-Skala	350
	14.2.1 Die Celsius- und die Fahrenheit-Skala	351
	14.3 Wärmeausdehnung	353
	14.3.1 Wärmeausdehnung	353
	14.4 Die Absorption von Wärme	355
	14.4.1 Temperatur und Wärme	357
	14.4.2 Die Aufnahme von Wärme durch Festkörper und Flüssigkeiten	358
	14.5 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik	361
	14.5.1 Wärme und Arbeit: Eine ausführlichere Betrachtung	362
	14.5.2 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik	365
	14.5.3 Einige Beispiele für den ersten Hauptsatz der Thermodynamik	366
	14.6 Mechanismen der Wärmeübertragung	367
	14.6.1 Mechanismen der Wärmeübertragung	368
	14.7 Zusammenfassung	372
	14.8 Fragen	373
	15 Die kinetische Gastheorie	377
	15.1 Ein neuer Blick auf Gase	377
	15.1.1 Die Avogadro-Konstante	377
	15.2 Ideale Gase	378
	15.2.1 Ideale Gase	379
	15.3 Druck, Temperatur und gemittelte Geschwindigkeiten	382
	15.3.1 Druck, Temperatur und Mittelwerte von Geschwindigkeiten	382
	15.4 Kinetische Translationsenergie	385
	15.4.1 Kinetische Translationsenergie	385
	15.5 Die mittlere freie Weglänge	386
	15.5.1 Die mittlere freie Weglänge	386
	15.6 Die Verteilungsfunktion der Molekülgeschwindigkeiten	388
	15.6.1 Die Verteilung der Molekülgeschwindigkeiten	388
	15.7 Die molare Wärmekapazität idealer Gase	391
	15.7.1 Die molare Wärmekapazität idealer Gase	392
	15.8 Freiheitsgrade und molare Wärmekapazität	396
	15.8.1 Freiheitsgrade und molare Wärmekapazität	397
	15.8.2 Die Quantenmechanik macht sich bemerkbar	398
	15.9 Die adiabatische Expansion eines idealen Gases	399
	15.9.1 Die adiabatische Expansion idealer Gase	399
	15.10 Reale Gase	403
	15.10.1 Reale Gase	403
	15.11 Zusammenfassung	406
	15.12 Fragen	407
	16 Entropie und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik	411
	16.1 Entropie	411
	16.1.1 Irreversible Prozesse und Entropie	411
	16.1.2 Entropieänderungen	412
	16.1.3 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik	415
	16.2 Entropie in Aktion: Thermodynamische Maschinen	416
	16.2.1 Thermodynamische Maschinen	417
	16.3 Kältemaschinen und reale Maschinen	421
	16.3.1 Kältemaschinen	422
	16.3.2 Der Wirkungsgrad von realen Maschinen	424
	16.4 Eine statistische Interpretation der Entropie	425
	16.4.1 Eine statistische Interpretation der Entropie	425
	16.5 Zusammenfassung	428
	16.6 Fragen	430
	17 Elektrische Ladung	433
	17.1 Elektromagnetismus	433
	17.1.1 Elektrische Ladung	434
	17.1.2 Leiter und Isolatoren	435
	17.1.3 Das Coulomb-Gesetz	437
	17.2 Die elektrische Ladung ist quantisiert	440
	17.2.1 Ladung ist quantisiert	440
	17.3 Die elektrische Ladung ist eine Erhaltungsgröße	441
	17.3.1 Ladung ist eine Erhaltungsgröße	442
	17.4 Zusammenfassung	443
	17.5 Fragen	443
	18 Elektrische Felder	447
	18.1 Das elektrische Feld	447
	18.1.1 Das elektrische Feld	447
	18.1.2 Elektrische Feldlinien	448
	18.2 Das elektrische Feld einer Punktladung	450
	18.2.1 Das elektrische Feld einer Punktladung	451
	18.3 Das elektrische Feld eines Dipols	452
	18.3.1 Das elektrische Feld eines elektrischen Dipols	452
	18.4 Elektrisches Feld einer linearen Ladungsverteilung	454
	18.4.1 Das elektrische Feld einer linearen Ladungsverteilung	454
	18.5 Das elektrische Feld einer geladenen Scheibe	458
	18.5.1 Das elektrische Feld einer geladenen Scheibe	458
	18.6 Punktladung im elektrischen Feld	460
	18.6.1 Punktladung im elektrischen Feld	460
	18.7 Ein Dipol in einem elektrischen Feld	462
	18.7.1 Ein Dipol im elektrischen Feld	463
	18.8 Zusammenfassung	465
	18.9 Fragen	466
	19 Der Gaußsche Satz	469
	19.1 Das Coulombsche Gesetz in neuem Licht	469
	19.1.1 Das Coulombsche Gesetz in neuem Licht	469
	19.1.2 Der Fluss	470
	19.1.3 Der Fluss eines elektrischen Felds	471
	19.2 Der Gaußsche Satz	472
	19.2.1 Der Gaußsche Satz	472
	19.2.2 Gaußscher Satz und Coulombsches Gesetz	474
	19.3 Eigenschaften eines geladenen, isolierten Leiters	476
	19.3.1 Geladene isolierte Leiter	476
	19.3.2 Ein isolierter Leiter mit einem Hohlraum	477
	19.3.3 Der Grenzfall eines nicht existierenden Körpers	477
	19.3.4 Das äußere elektrische Feld	478
	19.4 Eine Anwendung des Gaußschen Satzes: Zylindersymmetrie	479
	19.4.1 Eine Anwendung des Gaußschen Satzes: Zylindersymmetrie	479
	19.5 Eine Anwendung des Gaußschen Satzes: Ebene Symmetrie	480
	19.5.1 Eine Anwendung des Gaußschen Satzes: Ebene Symmetrie	481
	19.6 Eine Anwendung des Gaußschen Satzes: Kugelsymmetrie	483
	19.6.1 Eine Anwendung des Gaußschen Satzes: Kugelsymmetrie	483
	19.7 Zusammenfassung	485
	19.8 Fragen	486
	20 Das elektrische Potenzial	489
	20.1 Das elektrische Potenzial	489
	20.1.1 Elektrisches Potenzial und elektrische potenzielle Energie	490
	20.2 Äquipotenzialflächen	493
	20.2.1 Äquipotenzialflächen	494
	20.2.2 Die Berechnung des Potenzials aus dem Feld	495
	20.3 Das Potenzial von Punktladungen	496
	20.3.1 Das Potenzial einer Punktladung	497
	20.3.2 Das Potenzial einer Gruppe von Punktladungen	498
	20.4 Das Potenzial eines elektrischen Dipols	499
	20.4.1 Das Potenzial eines elektrischen Dipols	499
	20.5 Das Potenzial einer kontinuierlichen Ladungsverteilung	501
	20.5.1 Das Potenzial einer kontinuierlichen Ladungsverteilung	501
	20.6 Die Berechnung des elektrischen Felds aus dem elektrischen Potenzial	504
	20.6.1 Die Berechnung des elektrischen Felds aus dem elektrischen Potenzial	504
	20.7 Die elektrische potenzielle Energie eines Systems von Punktladungen	506
	20.7.1 Die elektrische potenzielle Energie eines Systems von Punktladungen	506
	20.8 Das Potenzial eines geladenen, isolierten leitenden Körpers	507
	20.8.1 Das Potenzial eines geladenen, isolierten leitenden Körpers	508
	20.9 Zusammenfassung	509
	20.10 Fragen	511
	21 Kapazität	513
	21.1 Kondensatoren und ihre Anwendungen	513
	21.1.1 Kapazität	513
	21.2 Die Berechnung der Kapazität	516
	21.2.1 Kapazität typischer Kondensatoren	516
	21.3 Parallel- und Reihenschaltung von Kondensatoren	520
	21.3.1 Parallel- und Reihenschaltung von Kondensatoren	521
	21.4 In einem elektrischen Feld gespeicherte Energie	525
	21.4.1 In einem elektrischen Feld gespeicherte Energie	525
	21.5 Kondensator mit Dielektrikum	527
	21.5.1 Kondensator mit Dielektrikum	528
	21.5.2 Dielektrika – auf atomarem Niveau betrachtet	530
	21.6 Dielektrika und Gaußscher Satz	531
	21.6.1 Dielektrika und Gaußscher Satz	531
	21.7 Zusammenfassung	533
	21.8 Fragen	534
	22 Elektrischer Strom und Widerstand	537
	22.1 Ladung in Bewegung: Elektrischer Strom	537
	22.1.1 Elektrischer Strom	537
	22.2 Die Stromdichte	539
	22.2.1 Die Stromdichte	540
	22.3 Widerstand und spezifischer Widerstand	542
	22.3.1 Widerstand und spezifischer Widerstand	543
	22.4 Das Ohmsche Gesetz	546
	22.4.1 Das Ohmsche Gesetz	547
	22.4.2 Das Ohmsche Gesetz – mikroskopisch betrachtet	548
	22.5 Elektrische Leistung in Stromkreisen	550
	22.5.1 Elektrische Leistung in Stromkreisen	551
	22.5.2 Halbleiter	552
	22.5.3 Supraleiter	553
	22.6 Zusammenfassung	555
	22.7 Fragen	556
	23 Stromkreise	559
	23.1 Unverzweigte Stromkreise	559
	23.1.1 Ladungen „pumpen“	559
	23.1.2 Arbeit, Energie und Spannung	560
	23.1.3 Berechnung des Stroms in einem unverzweigten Stromkreis	562
	23.1.4 Weitere unverzweigte Stromkreise	564
	23.1.5 Potenzialdifferenzen	566
	23.2 Verzweigte Stromkreise	568
	23.2.1 Verzweigte Stromkreise	569
	23.3 Amperemeter und Voltmeter	572
	23.3.1 Amperemeter und Voltmeter	572
	23.4 RC-Kreise	573
	23.4.1 RC-Kreise	574
	23.5 Zusammenfassung	577
	23.6 Fragen	578
	24 Magnetfelder	581
	24.1 Magnetfelder und die Definition von	581
	24.1.1 Wie entsteht ein magnetisches Feld?	581
	24.1.2 Die Definition von	582
	24.2 Gekreuzte Felder: Die Entdeckung des Elektrons	586
	24.2.1 Gekreuzte Felder: Die Entdeckung des Elektrons	586
	24.3 Gekreuzte Felder: Der Hall-Effekt	588
	24.3.1 Gekreuzte Felder: Der Hall-Effekt	589
	24.4 Geladene Teilchen auf einer Kreisbahn	590
	24.4.1 Geladene Teilchen auf einer Kreisbahn	591
	24.5 Zyklotron und Synchrotron	594
	24.5.1 Zyklotron und Synchrotron	594
	24.6 Die magnetische Kraft auf einen stromdurchflossenen Draht	596
	24.7 Das Drehmoment auf eine stromdurchflossene Drahtschleife	598
	24.7.1 Das Drehmoment auf eine stromdurchflossene Drahtschleife	599
	24.8 Das magnetische Dipolmoment	601
	24.8.1 Das magnetische Dipolmoment	602
	24.9 Zusammenfassung	603
	24.10 Fragen	604
	25 Magnetfelder aufgrund von Strömen	607
	25.1 Das Magnetfeld um einen Strom	607
	25.1.1 Das Magnetfeld um einen Strom	607
	25.2 Die Kraft zwischen parallelen Strömen	612
	25.2.1 Die Kraft zwischen parallelen Strömen	612
	25.3 Das Ampèresche Gesetz	613
	25.3.1 Das Ampèresche Gesetz	614
	25.4 Zylinder- und Ringspulen	617
	25.4.1 Zylinder- und Ringspulen	617
	25.5 Eine stromführende Spule als magnetischer Dipol	620
	25.5.1 Eine stromführende Spule als magnetischer Dipol	620
	25.6 Zusammenfassung	623
	25.7 Fragen	623
	26 Induktion und Induktivität	627
	26.1 Das Faradaysche Gesetz und die Lenzsche Regel	627
	26.1.1 Zwei symmetrische Situationen	627
	26.1.2 Zwei Experimente	628
	26.1.3 Das Faradaysche Induktionsgesetz	628
	26.1.4 Die Lenzsche Regel	630
	26.2 Induktion und Energietransfer	633
	26.2.1 Induktion und Energietransfer	633
	26.3 Induzierte elektrische Felder	636
	26.3.1 Induzierte elektrische Felder	636
	26.4 Induktivität	639
	26.4.1 Induktivität	640
	26.5 Selbstinduktion	641
	26.5.1 Selbstinduktion	642
	26.6 RL-Kreise	643
	26.6.1 RL-Kreise	644
	26.7 Energiespeicherung im Magnetfeld	646
	26.7.1 Energiespeicherung im Magnetfeld	647
	26.8 Die Energiedichte eines Magnetfelds	648
	26.8.1 Die Energiedichte eines Magnetfelds	648
	26.9 Gegeninduktion	649
	26.9.1 Gegeninduktion	649
	26.10 Zusammenfassung	651
	26.11 Fragen	652
	27 Elektromagnetische Schwingkreise und Wechselstrom	655
	27.1 LC-Schwingungen	655
	27.1.1 LC-Schwingungen: Eine qualitative Betrachtung	655
	27.1.2 Die Analogie zwischen elektrischen und mechanischen Oszillatoren	658
	27.1.3 LC-Schwingungen: Eine quantitative Diskussion	659
	27.2 Gedämpfte Schwingungen in einem RLC-Kreis	661
	27.2.1 Gedämpfte Schwingungen in einem RLC-Kreis	662
	27.3 Erzwungene Schwingungen	663
	27.3.1 Wechselstrom	664
	27.3.2 Erzwungene Schwingungen	665
	27.3.3 Drei einfache Stromkreise	666
	27.4 Der Reihen-RLC-Kreis	671
	27.4.1 Der Reihen-RLC-Kreis	672
	27.5 Leistung in Wechselstromkreisen	676
	27.5.1 Leistung in Wechselstromkreisen	676
	27.6 Transformatoren	678
	27.6.1 Transformatoren	679
	27.7 Zusammenfassung	682
	27.8 Fragen	683
	28 Magnetismus und Materie	685
	28.1 Der Gaußsche Satz für Magnetfelder	685
	28.1.1 Der Gaußsche Satz für Magnetfelder	685
	28.2 Induzierte magnetische Felder	687
	28.2.1 Induzierte magnetische Felder	687
	28.3 Der Verschiebungsstrom und die Maxwell-Gleichungen	689
	28.3.1 Der Verschiebungsstrom	690
	28.3.2 Die Maxwell-Gleichungen	691
	28.4 Magnete	692
	28.4.1 Magnete	693
	28.5 Der Magnetismus von Elektronen	694
	28.5.1 Der Magnetismus von Elektronen	696
	28.5.2 Magnetische Materialien	700
	28.6 Diamagnetismus	701
	28.6.1 Diamagnetismus	701
	28.7 Paramagnetismus	702
	28.7.1 Paramagnetismus	703
	28.8 Ferromagnetismus	705
	28.8.1 Ferromagnetismus	705
	28.9 Zusammenfassung	708
	28.10 Fragen	710
	29 Elektromagnetische Wellen	713
	29.1 Elektromagnetische Wellen	713
	29.1.1 Maxwells Regenbogen	713
	29.1.2 Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen: Eine qualitative Betrachtung	714
	29.1.3 Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen: Eine quantitative Betrachtung	718
	29.2 Energietransport und Poynting-Vektor	721
	29.2.1 Energietransport und Poynting-Vektor	722
	29.3 Der Strahlungsdruck	724
	29.3.1 Der Strahlungsdruck	724
	29.4 Polarisation	726
	29.4.1 Polarisation	727
	29.5 Reflexion und Brechung	730
	29.5.1 Reflexion und Brechung	731
	29.6 Totalreflexion	735
	29.6.1 Totalreflexion	736
	29.7 Polarisation durch Reflexion	737
	29.7.1 Polarisation durch Reflexion	737
	29.8 Zusammenfassung	738
	29.9 Fragen	740
	30 Abbildungen	743
	30.1 Bilder und ebene Spiegel	743
	30.1.1 Zwei Arten von Bildern	743
	30.1.2 Ebene Spiegel	745
	30.2 Kugelspiegel	747
	30.2.1 Kugelspiegel	748
	30.2.2 Abbildungen an Kugelspiegeln	749
	30.3 Sphärische brechende Flächen	752
	30.3.1 Sphärische brechende Flächen	753
	30.4 Dünne Linsen	754
	30.4.1 Dünne Linsen	755
	30.5 Optische Instrumente	761
	30.5.1 Optische Instrumente	761
	30.6 Drei Herleitungen	765
	30.6.1 Die Gleichung für den Kugelspiegel (Gl. 30.4)	765
	30.6.2 Die Linsengleichung (Gl. 30.8)	765
	30.6.3 Die Gleichungen für dünne Linsen (Gln. 30.9 und 30.10)	766
	30.7 Zusammenfassung	767
	30.8 Fragen	768
	31 Interferenz	771
	31.1 Licht als Welle	771
	31.1.1 Das Huygenssche Prinzip	771
	31.2 Beugung am Doppelspalt	775
	31.2.1 Beugung	776
	31.2.2 Der Doppelspaltversuch	777
	31.3 Interferenz und Intensität	780
	31.3.1 Kohärenz	781
	31.3.2 Die Intensitäten bei der Interferenz am Doppelspalt	781
	31.4 Interferenz an dünnen Schichten	784
	31.4.1 Interferenz an dünnen Schichten	785
	31.5 Das Michelson-Interferometer	790
	31.5.1 Das Michelson-Interferometer	790
	31.6 Zusammenfassung	791
	31.7 Fragen	792
	32 Beugung	795
	32.1 Beugung am Einzelspalt	795
	32.1.1 Beugung und die Wellentheorie des Lichts	795
	32.1.2 Beugung am Einzelspalt: Die Lage der Minima	796
	32.2 Intensitäten bei der Beugung am Einzelspalt	799
	32.2.1 Intensitäten bei der Beugung am Einzelspalt: Eine qualitative Betrachtung	800
	32.2.2 Intensitäten bei der Beugung am Einzelspalt: Eine quantitative Betrachtung	801
	32.3 Beugung an einer kreisrunden Öffnung	803
	32.3.1 Beugung an einer kreisrunden Öffnung	804
	32.4 Beugung am Doppelspalt	806
	32.4.1 Beugung am Doppelspalt	807
	32.5 Beugungsgitter	809
	32.5.1 Beugungsgitter	810
	32.6 Beugungsgitter: Dispersion und Auflösungsvermögen	813
	32.6.1 Dispersion	813
	32.6.2 Auflösungsvermögen	814
	32.6.3 Die Herleitung von Gl. 32.23	814
	32.6.4 Die Herleitung von Gl. 32.25	814
	32.6.5 Ein Vergleich zwischen Dispersion und Auflösungsvermögen	815
	32.7 Röntgenbeugung	815
	32.7.1 Röntgenbeugung	816
	32.8 Zusammenfassung	818
	32.9 Fragen	819
	33 Relativitätstheorie	821
	33.1 Gleichzeitigkeit und Zeitdilatation	821
	33.1.1 Die Postulate	822
	33.1.2 Die Messung von Ereignissen	823
	33.1.3 Die Relativität der Gleichzeitigkeit	824
	33.1.4 Die Relativität der Zeit	826
	33.2 Die Relativität der Länge	830
	33.2.1 Die Relativität der Länge	830
	33.3 Die Lorentz-Transformation	832
	33.3.1 Die Lorentz-Transformation	832
	33.3.2 Einige Folgen aus den Lorentz-Gleichungen	835
	33.4 Die Relativität der Geschwindigkeiten	836
	33.4.1 Die Relativität der Geschwindigkeiten	836
	33.5 Der Doppler-Effekt für Lichtwellen	837
	33.5.1 Der Doppler-Effekt für Lichtwellen	838
	33.6 Impuls und Energie	841
	33.6.1 Eine neue Sicht auf den Impuls	842
	33.6.2 Eine neue Sicht auf die Energie	843
	33.7 Zusammenfassung	847
	33.8 Fragen	848
	34 Photonen und Materiewellen	851
	34.1 Das Photon: Teilchen des Lichts	851
	34.1.1 Das Photon: Teilchen des Lichts	851
	34.2 Der photoelektrische Effekt	853
	34.2.1 Der photoelektrische Effekt	853
	34.3 Photonenimpuls, Compton-Verschiebung und Lichtinterferenz	856
	34.3.1 Photonen besitzen einen Impuls	857
	34.3.2 Licht als Wahrscheinlichkeitswelle	860
	34.4 Die Geburtsstunde der Quantenphysik	862
	34.4.1 Die Geburtsstunde der Quantenphysik	863
	34.5 Elektronen und Materiewellen	864
	34.5.1 Elektronen und Materiewellen	865
	34.6 Die Schrödinger-Gleichung	868
	34.6.1 Die Schrödinger-Gleichung	868
	34.7 Die Heisenbergsche Unschärferelation	871
	34.7.1 Die Heisenbergsche Unschärferelation	871
	34.8 Reflexion an einer Potenzialschwelle	872
	34.8.1 Reflexion an einer Potenzialschwelle	872
	34.9 Der Tunneleffekt	874
	34.9.1 Der Tunneleffekt	875
	34.10 Zusammenfassung	877
	34.11 Fragen	879
	35 Mehr über Materiewellen	881
	35.1 Die Energie eines Elektrons in einer Elektronenfalle	881
	35.1.1 Seil- und Materiewellen	881
	35.1.2 Eindimensionale Elektronenfallen	882
	35.2 Die Wellenfunktionen eines Elektrons in einem Kastenpotenzial	885
	35.2.1 Die Wellenfunktionen eines Elektrons in einem Kastenpotenzial	886
	35.3 Das eindimensionale endliche Kastenpotenzial	889
	35.3.1 Ein Elektron in einem endlichen Kastenpotenzial	889
	35.4 Zwei- und dreidimensionale Elektronenfallen	890
	35.4.1 Elektronenfallen in der Praxis	891
	35.4.2 Die theoretische Analyse zwei- und dreidimensionaler Potenzialtöpfe	893
	35.5 Das Wasserstoffatom	894
	35.5.1 Das Wasserstoffatom als Elektronenfalle	896
	35.5.2 Das Bohrsche Atommodell	896
	35.5.3 Die Schrödinger-Gleichung und das Wasserstoffatom	899
	35.6 Zusammenfassung	905
	35.7 Fragen	906
	36 Atome	909
	36.1 Eigenschaften von Atomen	909
	36.1.1 Eigenschaften von Atomen	909
	36.1.2 Der Elektronenspin	912
	36.1.3 Drehimpulse und magnetische Momente	912
	36.2 Das Stern-Gerlach-Experiment	915
	36.2.1 Das Stern-Gerlach-Experiment	915
	36.3 Kernspinresonanz	918
	36.3.1 Kernspinresonanz	918
	36.4 Das Pauli-Prinzip	920
	36.4.1 Das Pauli-Prinzip	920
	36.4.2 Mehrere Elektronen in kastenförmigen Potenzialtöpfen	921
	36.5 Der Aufbau des Periodensystems	922
	36.5.1 Der Aufbau des Periodensystems	922
	36.6 Röntgenstrahlung	925
	36.6.1 Röntgenstrahlen und Ordnungszahlen	925
	36.7 Laser	929
	36.7.1 Laser und Laserlicht	930
	36.7.2 Das Funktionsprinzip von Lasern	931
	36.8 Zusammenfassung	934
	36.9 Fragen	935
	37 Elektrische Leitfähigkeit von Festkörpern	937
	37.1 Die elektrischen Eigenschaften von Metallen	937
	37.1.1 Die elektrischen Eigenschaften von Festkörpern	937
	37.1.2 Die Energieniveaus in einem kristallinen Festkörper	938
	37.1.3 Nichtleiter	939
	37.1.4 Metalle	940
	37.2 Halbleiter und Dotierung	944
	37.2.1 Halbleiter	944
	37.2.2 Dotierung	947
	37.3 pn-Übergänge und Transistoren	949
	37.3.1 Der pn-Übergang	950
	37.3.2 Der Halbleiter-Gleichrichter	951
	37.3.3 Anwendungen des pn-Übergangs	953
	37.3.4 Der Transistor	955
	37.4 Zusammenfassung	957
	37.5 Fragen	958
	Anhang	961
	A Das Internationale Einheitensystem (SI)	962
	B Astronomische Daten	965
	C Umrechnungsfaktoren	966
	D Mathematische Formeln	968
	E Eigenschaften der Elemente	973
	F Antworten auf die Kontrollfragen und Fragen	976
	G Stichwortverzeichnis	984
	EULA	997

Halliday Physik für natur- und ingenieurwissenschaftliche Studiengänge

von: David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Stephan W. Koch

Halliday Physik für natur- und ingenieurwissenschaftliche Studiengänge

Kategorien

eBooks

Audiobooks