diff --git a/S3/KFT/VL/KftVL6.typ b/S3/KFT/VL/KftVL6.typ index c25a01c..9366c97 100644 --- a/S3/KFT/VL/KftVL6.typ +++ b/S3/KFT/VL/KftVL6.typ @@ -8,7 +8,7 @@ // Main settings call #show: conf.with( // May add more flags here in the future - num: 5, + num: 6, type: 0, // 0 normal, 1 exercise date: datetime.today().display(), //date: datetime( @@ -22,11 +22,95 @@ == Kondensatoren und Kapazitaet +Wir betrachten ein Volumen $V$ mit verschiedenen Ladungen $S_(i) $ (Leitern) im Inneren des Volumens. + Die Laplace Gleichung $ Delta f_(i) (arrow(x)) = 0 space forall arrow(x) in V $ mit den Randbedingungen $ - f_(i) (arrow(x)) = 1 \, space forall j != i \, space f_(i) |_(j) = 0 + f_(i) (arrow(x)) |_(S_(i)) = 1 \, space forall j != i : f_(i) |_(S_(j)) = 0. $ +Linearitaet der Maxwellgleichungen +$ + Phi (arrow(x)) = sum_(i = 1)^(N + 1) phi_(i) f_(i) (arrow(x)). +$ + +Ladung auf Leiter +$ + Q_(i) = integral _(S_(i) ) dif S sigma_(i) = epsilon_0 integral _(S_(i) ) dif S arrow(E) * hat(n) = - epsilon_0 integral _(S_(i) ) dif arrow(S) * arrow(nabla) Phi \ + = - epsilon_0 sum _(j = 1) ^(N + 1) phi_(j) integral _(S_(i) ) dif arrow(S)* arrow(nabla) f_(j) \ + = sum _(j = 1) ^(N) C_(i j) phi_(j). +$ +Mit der Kapazitaetsmatrix +$ + C_(i j) = underbrace(- epsilon_0 integral _(S_(i) ) dif arrow(S) * arrow(nabla) f_(j), "Definition") = - epsilon_0 integral _(partial V) dif arrow(S)* (arrow(nabla) f_(j)) f_(i) \ + = ^("Gauss") epsilon_0 integral _(V) dif ^3 x arrow(nabla) * (f_(i) arrow(nabla) f_(j) ) = epsilon_0 integral _(V) dif ^3 x (arrow(nabla) f_(i) * arrow(nabla) f_(j) ) + 0 +$ +welche nur von der Geometrie des Problems abhaengt. Diese hat eine Reihe von Eigenschaften +- Sie ist symmetrisch $C_(i j) = C_(j i) $ + +Es gilt +$ sum _(i) C_(i j) = - epsilon_0 sum _(i) integral _(S_(i) ) dif arrow(S) * arrow(nabla) f_(j) \ += epsilon_0 integral _(partial V) dif arrow(S) * arrow(nabla) f_(j) \ += ^("Gauss") epsilon_0 integral _(V) dif^3 x underbrace(arrow(nabla) * (arrow(nabla) f_(j) ), = 0) = 0. +$ +#example[ + Plattenkondensator. + + Es gilt + $ + C = mat( + C_(1 1) , C_(1 2) ; + C_(2 1) , C_(2 2) ; + ) = mat( + C_(1 1) , - C_(1 1) ; + - C_(1 1) , C_(1 1) ; + ). + $ + Dieser hat also einfach eine Kapazitaet von $C$. + Konkret gilt + $ + arrow(E) = (sigma) / (epsilon_0 ) hat(z) \ + V = phi (0) - phi (d) = E d = (sigma d) / (epsilon_0 ) = (Q d) / (A epsilon_0 ) \ + C = (Q) / (V) = (A epsilon_0 ) / (d). + $ +] +In einem Kondensator wird Energie gespeichert +$ + U = (epsilon_0 ) / (2) integral dif^3 x arrow(E)^2 (arrow(x)) = (epsilon_0 ) / (2) A d ((sigma) / (epsilon_0 ) )^2 \ + = 1/(2 epsilon_0 ) Q^2 /A d = 1/2 (Q^2 ) / (C) = 1/2 C V^2. +$ +Fuer eine allgemeine Konfiguration +$ + U = 1/2 sum _(i) Q_(i) phi_(i) \ + = 1/2 sum _(i, j) C_(i j) phi_(i) phi_(j). +$ + += Magnetfelder + +Zum Zeitpunkt $arrow(j)$ ist auch der Zeitpunkt $arrow(B)$. Es gilt $rho = 0 ==> arrow(E) = 0$. + +Maxwellgleichungen +$ + arrow(nabla) times arrow(B)= mu_0 arrow(j) \ + arrow(nabla) * arrow(B) = 0 space "es gibt keine magnetischen Monopole". +$ + +=== Konsistenzcheck + +Konti +$ + (diff rho) / (diff t) + arrow(nabla) arrow(j) = 0 \ + "Zeitunabhaengig" ==> arrow(nabla) * arrow(j) = 0 \ + arrow(nabla) (arrow(nabla) times arrow(B)) = 0. +$ + +American Journal of Physics: 92 (2024) 583 \ +J. Franklin, D. Griffiths, D. Schroeter \ +A taxonomy of magnetic field lines + +#remark[ + Magnetische Feldlinien muessen nicht geschlossen sein. +]