Verfügbarkeit: Elektrophysik | Technische Universität München

Elektrophysik: Hochschullehrbuch für Elektrotechniker

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteilige Person:	Mierdel, Georg 1899-1987 (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Heidelberg Hüthig 1972
Ausgabe:	2., bearb. Aufl.
Schlagwörter:	Elektrischer Strom Elektrotechnik Atomtheorie Magnetfeld Physik Elektrizitätslehre Aggregatzustand Nichtleiter Lehrbuch
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Umfang:	535 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3778502433

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adam_text	PROF. DR. PHIL. HABIL. G.MIERDEL ELEKTROPHYSIK HOCHSCHULLEHRBUCH FUER ELEKTROTECHNIKER 2., BEARBEITETE AUFLAGE JVL DR. ALFRED HUETHIG VERLAG HEIDELBERG INHALTSVERZEICHNIS 0. EINLEITUNG - BESONDERHEITEN IM ATOMAREN BEREICH 15 0.1. WELLE-KORPUSKEL-DUALISMUS 15 0.1.1. ELEKTROMAGNETISCHE STRAHLUNG 16 0.1.2. WELLENNATUR DER TEILCHEN - MATERIEVVELLEN 21 0.1.3. AEQUIVALENZ VON ENERGIE UND MASSE 23 0.1.4. SCHROEDINGERGLEICHUNG 27 0.1.4.1. ABLEITUNG DER SCHROEDINGERGLEICHUNG AUS DER ALLGEMEINEN WELLEN- GLEICHUNG 27 0.1.4.2. PHYSIKALISCHE BEDEUTUNG DER WELLENGROESSE Y 29 0.1.4.3. VERFAHREN ZUR LOESUNG DER SCHROEDINGERGLEICHUNG 31 0.1.4.4. BEISPIELE 33 0.1.4.5. VIERTE QUANTENZAHL UND DAS PAULI-PRINZIP 46 0.1.4.6. AUSTAUSCHENERGIE UND AUSTAUSCHKRAFT 47 0.2. GRUNDLAGEN DER STATISTIK '. 51 0.2.1. GRUNDSAETZLICHES UEBER VERTEILUNGEN 51 0.2.2. THERMODYNAMISCHE WAHRSCHEINLICHKEIT 53 0.2.3. VERFAHREN ZUR BERECHNUNG VON VERTEILUNGSFUNKTIONEN 54 0.2.3.1. RAEUMLICHE UND ENERGETISCHE VERTEILUNGSFUNKTION IN EINEM KLASSISCHEN GAS 55 0.2.3.2. ENERGIEVERTEILUNG DER STRAHLUNGSQUANTEN (PHOTONEN) 59 0.2.3.3. ENERGIEVERTEILUNG IM ELEKTRONENGAS - FERMIVERTEILUNG 66 0.2.3.4. ENTARTUNGSKRITERIUM 71 0.2.3.5. SPEZIFISCHE WAERME VON GASEN 73 0.2.3.6. KLASSISCHE ELEKTRONENGASE 74 0.3. SCHWANKUNGSERSCHEINUNGEN UND RAUSCHEN 74 0.3.1. DICHTESCHWANKUNGEN, POISSONVERTEILUNG 75 0.3.2. DRUCKSCHWANKUNGEN 79 0.3.3. SCHWANKUNGEN ELEKTRISCHER GROESSEN - RAUSCHVORGAENGE 82 0.3.3.1. SCHROTRAUSCHEN 82 0.3.3.2. WIDERSTANDSRAUSCHEN (NYQUIST-RAUSCHEN) 86 0.3.3.3. WEITERE RAUSCHQUELLEN 91 1. GRUNDLAGEN DER ATOMTHEORIE 94 1.1. ELEMENTARTEILCHEN , 94 8 INHALTSVERZEICHNIS 1.2. BAU DER ATOME 95 1.3. ABRISS DER KERNPHYSIK 97 1.3.1. ZUSAMMENSETZUNG DER KERNE 97 1.3.2. MECHANISCHES UND MAGNETISCHES KERNMOMENT, KERNSPIN 98 1.3.3. ISOTOPE 99 1.3.4. KERNRADIUS 101 1.3.5. KERNMODELLE 102 1.3.6. KERNKRAEFTE, KERNENERGIE UND MASSENDEFEKT 103 1.3.7. RADIOAKTIVITAET 106 1.3.7.1. NATUERLICHE RADIOAKTIVITAET 106 1.3.7.2. KUENSTLICHE RADIOAKTIVITAET, KERNUMWANDLUNG 108 1.4. ELEKTRONENHUELLE 109 1.4.1. DAS RUTHERFORD-BOHRSCHE ATOMMODELL 109 1.4.2. AUFBAU DER ATOME MIT MEHREREN ELEKTRONEN 116 1.4.3. CHEMIE DER ELEKTRONENHUELLEN, PERIODISCHES SYSTEM DER ELEMENTE 119 1.4.4. OPTIK DER ELEKTRONENHUELLE - THEORIE DER LINIENSPEKTREN 121 1.4.5. ROENTGENSTRAHLEN UND IHRE SPEKTREN 127 1.4.6. MOLEKUELE UND IHRE SPEKTREN 134 2. STRUKTUR DER STOFFE 138 2.1. DAS GAS 138 2.1.1. EXPERIMENTELLE TATSACHEN '. 139 2.1.2. GRUNDLAGEN DER KINETISCHEN GASTHEORIE 140 2.1.3. FOLGERUNGEN AUS DER KINETISCHEN GASTHEORIE 146 2.1.3.1. WANDSTOSSZAHL 146 2.1.3.2. GASDRUCK UND DIE ZUSTANDSGIEICHUNG IDEALER GASE 148 2.1.3.3. DAS IDEALE GAS IM KRAFTFELD 149 2.1.3.4. WIRKUNGSQUERSCHNITT UND MITTLERE FREIE WEGLAENGE 151 2.1.3.5. TRANSPORTVORGAENGE 155 2.2. DAS PLASMA ". '. 161 2.2.1. GRUNDLEGENDE BEGRIFFE 161 2.2.2. ELEMENTARE KINETISCHE THEORIE DES PLASMAS 164 2.2.3. VERFEINERUNG DER KINETISCHEN PLASMATHEORIE 166 2.2.3.1. GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNG DER KOMPONENTEN DES PLASMAS 167 2.2.3.2. WIRKUNGSQUERSCHNITT VON TRAEGERN IM PLASMA 174 2.2.4. TRAEGERGENETIK 182 2.2.4.1. ERZEUGUNG VON TRAEGERN IN GASEN 182 2.2.4.2. VERNICHTUNG VON TRAEGERN 188 2.2.4.3. UMWANDLUNG VON TRAEGERN 190 2.2.4.4. THERMISCHE IONISATION 191 2.2.5. EMISSION UND ABSORPTION VON PHOTONEN 194 2.2.6. ZUR FRAGE DES THERMISCHEN GLEICHGEWICHTS IM PLASMA 199 2.2.7. DRIFTBEWEGUNG DER TRAEGER 200 2.2.7.1. FELDDRIFT 200 2.2.7.2. DIFFUSION 202 INHALTSVERZEICHNIS 9 2.2.7.3. AMBIPOLARE DIFFUSION 202 2.2.7.4. BEZIEHUNG ZWISCHEN BEWEGLICHKEIT UND DIFFUSIONSKOEFFIZIENT 203 2.2.8. VERHALTEN ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN IM PLASMA 204 2.2.9. TYPISCHE PLASMAMESSVERFAHREN 207 2.2.9.1. SONDENMESSUNG 207 2.2.9.2. MESSUNGEN IM SPEKTRUM 208 2.2.9.3. MESSUNGEN MIT MIKROWELLEN 210 2.2.9.4. MESSUNG DER GASDICHTE 210 2.2.10. PLASMA IM MAGNETFELD 211 2.2.10.1. GYROFREQUENZ (ZYKLOTRONFREQUENZ) 211 2.2.10.2. PINCHEFFEKT : 213 2.2.11. MAGNETOHYDRODYNAMIK 215 2.2.11.1. GRUNDGLEICHUNGEN DER MAGNETOHYDRODYNAMIK 216 2.2.11.2. BEISPIELE FUER DIE ANWENDUNG DER GRUNDGLEICHUNGEN DER MHD 217 2.2.11.3. MAGNETOHYDRODYNAMISCHER GENERATOR (MHD-GENERATOR) 219 2.2.12. TECHNISCHE ANWENDUNGEN DES PLASMAS 221 2.3. DER FESTE KOERPER 222 2.3.1. DEFINITION 222 2.3.2. KRISTALLGITTER 223 2.3.3. BINDUNGSKRAEFTE IM KRISTALLGITTER 225 2.3.4. ELEKRONENGAS 226 2.3.4.1. HERKUNFT FREIER ELEKTRONEN IN METALLKRISTALLEN 226 2.3.4.2. EIGENSCHAFTEN DES ELEKTRONENGASES ; 228 2.3.4.3. SCHOTTKYSCHES NAPFMODELL 229 2.3.5. BAENDERMODELL 230 2.3.6. EFFEKTIVE ELEKTRONENMASSE 236 2.3.7. LEITER; HALBLEITER UND ISOLATOREN 238 2.3.8. AUSTRITTSARBEIT, GALVANISPANNUNG, VOLTASPANNUNG 240 2.4. FLUESSIGKEITEN 244 2.4.1. MAKROSKOPISCHE EIGENSCHAFTEN DER FLUESSIGKEITEN 244 2.4.2. STRUKTUR DER FLUESSIGKEITEN 245 2.4.3. KRAEFTE ZWISCHEN DEN MOLEKUELEN 247 2.4.4. TRANSPORTEFFEKTE IN FLUESSIGKEITEN 249 3. MECHANISMUS DER STROMLEITUNG 250 3.1. STROMLEITUNG IM VAKUUM 250 3.1.1. GRUNDLEGENDE BETRACHTUNGEN 250 3.1.2. ELEKTRONENEMISSION AUS FESTEN STOFFEN 251 3.1.2.1. THERMISCHE ELEKTRONENEMISSION 251 3.1.2.1.1. METALLISCHE GLUEHKATODEN 251 3.1.2.1.2. ANLAUFSTROM 255 3.1.2.1.3. SCHOTTKYEFFEKT 256 3.1.2.1.4. TECHNISCHE GLUEHKATODEN 257 3.1.2.2. FELDEMISSION (TUNNELEFFEKT) 261 3.1.2.3. PHOTOEFFEKT 264 3.1.2.3.1. MECHANISMUS DER PHOTOELEKTRONENEMISSION 265 3.1.2.3.2. TECHNISCHE PHOTOZELLEN 268 10 INHALTSVERZEICHNIS 3.1.2.4. SEKUNDAERELEKTRONENEMISSION 268 3.1.2.4.1. MESSMETHODIK 269 3.1.2.4.2. THEORIE DER SEKUNDAERELEKTRONENEMISSION 271 3.1.2.4.3. TECHNISCHE BEDEUTUNG DER SEKUNDAERELEKTRONENEMISSION 273 3.1.3. ELEKTRONENGAS IM VAKUUM 274 3.1.4. VAKUUMDIODE 275 3.1.4.1. THERMISCHER KONVERTER 275 3.1.4.2. RAUMLADUNGSWIRKUNGEN 276 3.1.4.3. VOLLSTAENDIGE KENNLINIE DER VAKUUMDIODE 279 3.1.5. TRAEGERBEWEGUNG IN ZEITKONSTANTEN FELDERN 280 3.1.5.1. WIRKUNG ELEKTRISCHER FELDER 280 3.1.5.2. WIRKUNG VON MAGNETFELDERN 283 3.1.5.3. ELEKTRONENBAHNEN IM KOMBINIERTEN FELD 285 3.1.5.4. ELEKTRONENOPTIK -. 287 3.1.6. ZUSAMMENHANG ZWISCHEN TRAEGERBEWEGUNG UND STROM IM AUSSENKREIS. ENERGIEFRAGEN 290 3.1.7. TRAEGERBEWEGUNG IN ZEITLICH VERAENDERLICHEN FELDERN (LAUFZEITEFFEKT). 293 3.1.7.1. TYPISCHE AEUSSERUNGEN DES LAUFZEITEFFEKTS 293 3.1.7.2. INTEGRATION DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN FUER ELEKTRONEN 294 3.1.7.3. PRAKTISCHE FOLGERUNGEN 295 3.1.7.4. TEILCHENBESCHLEUNIGER 296 3.2. STROMLEITUNG IN GASEN (GASELEKTRONIK) 300 3.2.1. STROMDICHTE 300 3.2.2. KONTINUITAET DES STROMS 301 3.2.3. TRAEGERHAUSHALT 303 3.2.4. RAUMLADUNGSWIRKUNGEN 306 3.2.5. AEHNLICHKEITSGESETZ 307 3.2.6. WICHTIGSTE FORMEN DER GASENTLADUNGEN 309 3.2.6.1. EINTEILUNGSPRINZIPIEN 309 3.2.6.2. UNSELBSTAENDIGE ENTLADUNGEN 309 3.2.6.3. SELBSTAENDIGE ENTLADUNGEN 313 3.2.6.3.1. GLIMMENTLADUNG 313 3.2.6.3.1.1. MERKMALE 313 3.2.6.3.1.2. THEORIE DER GLIMMKATODE 317 3.2.6.3.1.3. GLIMMENTLADUNG BEI HOHEM GASDRUCK, KORONAENTLADUNG 319 3.2.6.3.2. LICHTBOGEN .321 3.2.6.3.2.1. MERKMALE 322 3.2.6.3.2.2. THEORIE DER LICHTBOGENKATODE 323 3.2.6.3.2.3. ANODENGEBIET 328 3.2.6.4. POSITIVE SAEULE 329 3.2.7. ZUENDUNG UND ENTWICKLUNG VON GASENTLADUNGEN, VOLLSTAENDIGE KENN- LINIE 336 3.2.8. TECHNISCHE ANWENDUNGEN DER GASENTLADUNGEN 340 3.2.8.1. LICHTERZEUGUNG 340 3.2.8.1.1. GLIMMLAMPE 340 3.2.8.1.2. LEUCHTROEHRE 340 3.2.8.1.3. LICHTBOGEN 340 3.2.8.2. MESSTECHNIK 341 3.2.8.3. ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN UND DATENVERARBEITUNG 341 INHALTSVERZEICHNIS 11 3.2.8.4. STROMRICHTER UND LEISTUNGSSTEUERUNG 341 3.2.8.5. HOCHLEISTUNGSSCHALTER 342 3.2.8.6. HOCHSPANNUNGSTECHNIK 342 3.2.8.7. BESONDERE TECHNOLOGIEN MIT HILFE DER GASENTLADUNGEN 342 3.3. STROMLEITUNG IN FLUESSIGKEITEN 342 3.3.1. ELEKTROLYTISCHE STROMLEITUNG 343 3.3.1.1. MESSERGEBNISSE 343 3.3.1.2. THEORIE 345 3.3.1.3. WEITERE FOLGERUNGEN AUS DER THEORIE 352 3.3.1.4. ENTSTEHUNG VON URSPANNUNGEN IN ELEKTROLYTEN 353 3.3.1.5. BRENNSTOFFKETTEN 358 3.3.1.6. TECHNISCHE ELEKTROLYSE 360 3.3.1.7. KORROSION 362 3.3.2. STROMLEITUNG IN FLUESSIGEN ISOLATOREN 363 3.4. STROMLEITUNG IN FESTEN KOERPERN 365 3.4.1. ALLGEMEINE BEMERKUNGEN 365 3.4.2. HALLEFFEKT 367 3.4.3. STROMLEITUNG IN METALLEN 370 3.4.4. STROMLEITUNG IN HALBLEITERN 374 3.4.4.1. EIGENLEITUNG 375 3.4.4.2. STOERSTELLENLEITUNG 380 3.4.4.2.1. GITTERMODELL DER STOERSTELLENLEITUNG 380 3.4.4.2.2. BAENDERMODELL DER STOERSTELLENLEITUNG 383 3.4.4.2.3. HALBLEITER IM KONTAKT MIT EINEM METALL 386 3.4.4.2.4. HALBLEITER IM KONTAKT MIT DEM VAKUUM 389 3.4.4.3. STROM-SPANNUNGS-KENNLINIE HOMOGEN DOTIERTER HALBLEITER 390 3.4.4.4. P-N-UEBERGANG 393 3.4.4.4.1. STROMLOSER P-N-UEBERGANG 393 3.4.4.4.2. P-N-UEBERGANG ALS GLEICHRICHTER 397 3.4.4.4.3. ZENERDIODE 404 3.4.4.4.4. LAWINEN-LAUFZEIT-DIODE (AVALANCHEDIODE) 405 3.4.4.4.5. TUNNELDIODE 406 3.4.4.4.6. VARISTOR 408 3.4.4.5. TRANSISTOR 409 3.4.4.5.1. WIRKUNGSWEISE DES FLAECHENTRANSISTORS 409 3.4.4.5.2. SPEZIELLE TRANSISTORTYPEN 413 3.4.4.6. VIERSCHICHT-HALBLEITERELEMENTE 416 3.4.4.6.1. VIERSCHICHTDIODEN "\ 416 3.4.4.6.2. VIERSCHICHTTRIODEN 419 3.4.4.6.3. ZWEIWEGTHYRISTOREN (SYMISTOR) 419 3.4.4.7. LICHTELEKTRISCHE PROZESSE IN HALBLEITERN 421 3.4.4.7.1. PHOTOWIDERSTAND 421 3.4.4.7.2. P-N-UEBERGANG ALS PHOTOWIDERSTAND (PHOTODIODE) 422 3.4.4.7.3. PHOTOTRANSISTOR 423 3.4.4.7.4. PHOTOELEMENT 423 3.4.4.7.5. LICHTEMISSION VON HALBLEITERN 425 3.4.5. THERMOELEKTRIZITAET 426 3.4.5.1. EXPERIMENTELLE BEFUNDE 426 12 INHALTSVERZEICHNIS 3.4.5.2. ELEKTRONENTHEORETISCHE DEUTUNG DER THERMOELEKTRISCHEN ERSCHEINUNGEN 429 3.4.5.3. ANWENDUNGEN DER THERMOELEKTRIZITAET 434 3.4.6. IONENLEITUNG IN FESTEN KOERPERN 435 3.4.6.1. UNTERSCHEIDUNGSMERKMALE GEGENUEBER DER ELEKTRONENLEITUNG 435 3.4.6.2. EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 436 3.4.6.3. THEORIE DER IONENLEITUNG 437 4. STOFFE IM MAGNETFELD 439 4.1. DIE MAGNETISCHEN FELDGROESSEN 439 4.2. EINTEILUNG DER STOFFE NACH IHREM MAGNETISCHEN VERHALTEN 440 4.3. REAKTION DER ATOME AUF MAGNETFELDER 441 4.3.1. INDUKTIVE WIRKUNGEN AUF DIE ELEKTRONENBAHNEN 441 4.3.2. ATOMARE DIPOLE UND IHRE EINSTELLUNG IM MAGNETFELD 442 4.3.3. PARA- UND DIAMAGNETISMUS 449 4.4. FERROMAGNETISMUS 451 4.4.1. PHAENOMENOLOGIE 451 4.4.2. THEORIE DES FERROMAGNETISMUS 453 4.4.2.1. GRUNDLEGENDE KONZEPTION 454 4.4.2.2. ENERGETISCHE VERHAELTNISSE IN FERROMAGNETISEHEN STOFFEN 455 4.4.2.2.1. MAGNETISCHE FELDENERGIE 455 4.4.2.2.2. KRISTALLENERGIE 456 4.4.2.2.3. MAGNETOELASTISCHE ENERGIE 456 4.4.2.3. WEISSSCHE BEZIRKE UND BLOCHSCHE WAENDE 457 4.4.2.4. DEUTUNG DER MAGNETISIERUNGSKURVE 460 4.4.2.5. DEUTUNG DER MAGNETOSTRIKTION UND DER MAGNETOELASTISCHEN ERSCHEINUN- GEN 461 4.4.3. MAGNETISIERUNG VON AGGREGATEN KLEINER TEILCHEN UND VON DUENNEN SCHICHTEN 464 4.5. ANTIFERROMAGNETISMUS 466 4.6. FERRIMAGNETISMUS 468 4.6.1. ERSCHEINUNGSFORMEN 468 4.6.2. KRISTALLOGRAPHISCHE GRUNDLAGEN 469 4.7. MAGNETISCHE RESONANZEFFEKTE IN STOFFEN 470 4.8. SPEZIELLE TECHNISCHE PROBLEMSTELLUNGEN 472 4.8.1. ENERGIETECHNIK 472 4.8.2. NACHRICHTENTECHNIK 472 4.8.3. TEXTURBLECHE 473 4.8.4. GLUEHEN IM MAGNETFELD 473 4.8.5. DAUERMAGNETWERKSTOFFE 473 4.8.6. MAGNETISCHE SPEICHER 474 INHALTSVERZEICHNIS 1 3 5. STOFFE IM ELEKTRISCHEN FELD: PHYSIK DER ISOLIERSTOFFE 477 5.1. DIELEKTRISCHE WIRKUNGEN IM ZEITKONSTANTEN FELD 477 5.1.1. VERSCHIEBUNGSPOLARISATION 477 5.1.2. ORIENTIERUNGSPOLARISATION 479 5.1.3. ZUSAMMENHANG DER POLARISATION MIT DEN MESSBAREN FELDGROESSEN 480 5.1.4. EINFIUSS DER DIPOLE AUF DAS MIKROFELD 482 5.1.5. CLAUSIUS-MOSSOTTI-BEZIEHUNG 482 5.2. DIELEKTRISCHE WIRKUNGEN IN ZEITVARIABLEN FELDERN 484 5.2.1. RELAXATIONSZEIT 484 5.2.2. POLARISATION IN WECHSELFELDERN TECHNISCHER FREQUENZEN 485 5.2.3. VERLUSTLEISTUNG 489 5.2.4. VERHALTEN DER DIELEKTRIKA IM GESAMTEN FREQUENZBEREICH 491 5.2.4.1. ZEITVERHALTEN DER VERSCHIEBUNGSPOLARISATION 491 5.2.4.2. ZUSAMMENHANG MIT DER DISPERSION 493 5.2.4.3. QUALITATIVE UEBERSICHT 494 5.3. ELEKTRETE 495 5.3.1. HERSTELLUNGSVERFAHREN, MESSMETHODEN UND EIGENSCHAFTEN 495 5.3.2. DEUTUNG DES ELEKTRETVERHALTENS 496 5.4. FERROELEKTRIKA 498 5.4.1. DEFINITION DER FERROELEKTRIKA, PHAENOMENOLOGIE 498 5.4.2. THEORIE DER FERROELEKTRISCHEN ERSCHEINUNGEN 502 5.4.3. ANTIFERROELEKTRIZITAET 506 5.5. PIEZOELEKTRIZITAET 507 5.5.1. GRUNDTATSACHEN 507 5.5.2. DEUTUNG DES PIEZOELEKTRISCHEN EFFEKTS 507 5.6. PYROELEKTRIZITAET 510 5.7. DER ELEKTRISCHE DURCHSCHLAG 511 5.7.1. EXPERIMENTELLE BEFUNDE 511 5.7.2. THEORIEN DES DURCHSCHLAGS FESTER ISOLIERSTOFFE 512 5.7.2.1. WAERMEDURCHSCHLAG 512 5.7.2.2. ELEKTRISCHER DURCHSCHLAG 515 5.7.3. DURCHSCHLAG VON ISOLIERENDEN FLUESSIGKEITEN 519 5.8. TECHNISCHE ANWENDUNGEN DER DIELEKTRIKA 520 5.8.1. KONDENSATOREN 520 5.8.2. SPEICHERELEMENTE 520 5.8.3. ELEKTROMECHANISCHE ENERGIEWANDLER 521 LITERATURVERZEICHNIS , 522 SACHWOERTERVERZEICHNIS 526
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