Teil I: Elektrostatik

1 Dann macht es Zack!: Elektrische Ladungen 29

Sie können extrem sein: Effekte von Ladungen 29

Es gibt viel Wissenswertes über Ladungen 31

Ladungen können nicht erzeugt, sondern nur getrennt werden 33

2 Zentral für die Elektrostatik: Das Coulombgesetz 43

Die Kraft zwischen zwei Punktladungen: Das Coulombgesetz 43

Die elektrische Feldkonstante 45

Coulombkräfte gehorchen dem Superpositionsprinzip 45

Vergleich mit dem Gravitationsgesetz 48

3 Das elektrische Feld ist entscheidend 51

Eine zunächst abstrakte, aber sehr nützliche Größe: das elektrische Feld 51

Ziemlich plakativ: Darstellung durch Feldlinien 53

Besondere Formen elektrischer Felder 53

Das Superpositionsprinzip: Felder überlagern sich vektoriell 57

4 Die Liste vervollständigen: Arbeit, Potential und Spannung 61

Die elektrische Arbeit und die elektrische Energie 61

Eine weitere eher abstrakte Größe: Das elektrische Potential 67

Eine Größe, die jeder kennt: die elektrische Spannung 69

Zusammenfassung der elektrostatischen Größen 71

5 Wichtige Bauelemente nicht nur zur Ladungsspeicherung: Kondensatoren 75

Physik von Kondensatoren 75

Es kommt auf die Füllung an: Dielektrika 77

Es muss nicht immer ein Plattenkondensator sein: Typen von Kondensatoren 81

Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren 86

Teil II: Elektromagnetismus

6 Stark anziehend: Magnetische Phänomene 91

Ihre Wirkung ist dauerhaft: Permanentmagnete 91

Magnetismus durch Strom: elektromagnetische Phänomene 95

Es funktioniert auch anders herum: sich bewegende Ladungen reagieren auf Magnetfelder 97

Sie beruht auf dem Elektromagnetismus: Die Definition des Amperes 99

7 In ihnen geht es rund: magnetische Felder 101

Feldgröße Nummer 1: die magnetische Flussdichte 101

Feldgröße Nummer 2: die magnetische Feldstärke 102

Magnetismus pur: Spulen in allen Formen und Größen 106

Ladungen in elektrischen und magnetischen Feldern 111

8 Beim Magnetismus kommt es auf das Material an 119

Größen zur Beschreibung magnetischer Materialien 119

Er wirkt dem Feld entgegen: der Diamagnetismus 124

Starke Effekte: der Ferromagnetismus 126

Magnetisierungskurve eines Ferromagneten 130

Spezielle magnetische Materialien 133

9 Sie bringt Ströme und Spannungen hervor: die Induktion 139

Sie beruht auf Änderungen: die Induktion 139

Immer der Ursache entgegen: die Lenzsche Regel 142

Effekte im eigenen Stromkreis: die Selbstinduktion 143

Die drei wichtigsten Anwendungen: Generator, Motor und Transformator 146

Teil III: Stromkreise

10 Sie bestehen aus Einbahnstraßen: Gleichstromkreise 155

Mechanismen des Stromflusses in einem Leiter 155

Ohne sie kann kein Strom fließen: die Spannung 157

Verbraucher stellen Widerstände dar 159

Das Ohmsche Gesetz 161

Knoten und Maschen: Die Kirchhoff'schen Regeln 164

Ohne Leistung geht es nicht 166

11 Der Wechsel ist beständig: Wechselstromkreise 169

Regelmäßige Änderungen: Wechselströme 169

Sie sind nicht unbedingt ohmsch: Widerstände in Wechselstromkreisen 172

Die Leistung eines Wechselstromkreises 180

Äußerst hilfreich bei der Berechnung von Wechselstromkreisen: Zeigerdiagramme 181

Zum Schwingen braucht man nur eine Spule und einen Kondensator: der Schwingkreis 184

Teil IV: Halbleiter

12 Trotz des Namens vollwertig: Halbleiter 189

In Halbleitern gibt es Elektronen und Löcher 189

Eine detailliertere Beschreibung von Halbleitern 193

Man kann die Leitfähigkeit einstellen: die Dotierung 199

Silizium ist nicht alles: Halbleitermaterialien 203

13 Halbleiterbauelemente haben die Welt verändert 207

Bipolarbauelemente: Der pn-Übergang 207

Schalter und Verstärker zugleich: der Bipolartransistor 213

Feldeffektbauelemente: Der MOS-Kondensator 216

Grundlage jeder Logikschaltung: der Feldeffekttransistor 219

Hier ist Schiebung im Spiel: Charge-Coupled Devices 220

Von Halbleiterbauelementen zur Halbleitertechnologie 222

Teil V: Die Maxwellschen Gleichungen

14 Sie fassen alles zusammen: die Maxwellschen Gleichungen 227

Die Grundlagen noch einmal im Überblick 227

Die vier Maxwell'schen Gleichungen 231

Folgerungen aus den Maxwell'schen Gleichungen 236

Glossar 241

Lösungen der Aufgaben 251

Index 275