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@@ -77,7 +77,7 @@ Eingesetzt in die Gleichung von oben erhalten wir |
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\[\phi(\vec r) = \int \d[3]{r'} \rho(\vec r') \cdot \frac{1}{\left|\vec r - \vec r'\right|}. |
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\] |
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\end{definition} |
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Für die Elektrostatik gilt also $\rot \vec E = - \rot \vec \phi = 0$. Aus den Maxwell-Gleichungen erhalten wir konsistenterweise $\rot \vec E = -\partial_{ct} \vec B = 0$. |
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Für die Elektrostatik gilt also $\rot \vec E = - \rot \nabla \phi = 0$. Aus den Maxwell-Gleichungen erhalten wir konsistenterweise $\rot \vec E = -\partial_{ct} \vec B = 0$. |
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\begin{align*} |
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W_{AB} &= q \int_A^B \d{\vec S} \cdot \vec E\;\sim \text{ Verschiebearbeit}\\ |
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&= q\cdot \left| \phi(\vec r_B) - \phi(\vec r_A)\right|\; \sim \text{Interpretation von $\phi$ als potentielle Energie} |
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@@ -108,7 +108,7 @@ Aus |
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Wir berechnen nun $\Delta \phi$ an einem Ort $\neq 0$ im Feld einer Punktladung. |
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\begin{align*} |
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\phi(\vec r) &= \frac{1}{|\vec r - \vec r'|} &&\text{Potenzial einer Punktladung }\vec r'\\ |
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\Delta \phi &= \Delta \frac{1}{r}\\ |
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\Delta \phi &= \Delta \frac{1}{r} &&\text{sphärische Symmetrie}\\ |
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&= \frac{1}{r}\frac{\partial^2}{\partial r^2}\underbrace{\left(r \cdot \frac{1}{r}\right)}_{= \text{const}}\\ |
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&= 0 |
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\end{align*} |
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@@ -137,9 +137,9 @@ wenn $q$ bei $\vec r'$ liegt. |
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\begin{enumerate} |
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\item Für das Potenzial gilt |
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\begin{salign*} |
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\phi(\vec r) &= \int_V \d[3]{R'} \frac{\rho(\vec r')}{|\vec r - \vec r'},\quad \rho \to 0. |
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\phi(\vec r) &= \int_V \d[3]{r'} \frac{\rho(\vec r')}{|\vec r - \vec r'|},\quad \rho \to 0. |
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\intertext{Dann erhalten wir} |
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\Delta \phi &= \int_V \d[3]{r'} \Delta \frac{1}{|\vec r - \vec r'|}\\ |
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\Delta \phi &= \int_V \d[3]{r'} \rho(r') \Delta \frac{1}{|\vec r - \vec r'|}\\ |
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&= -4\pi \int \d[3]{r'} \rho(\vec r') \cdot \delta_D(\vec r - \vec r') |
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\intertext{Es gilt $\int_V \d[3]{r'}\varphi(\vec r') \delta_D(\vec r - \vec r') = \varphi(\vec r)$ und $\int \d[3]{r'} \delta_D(\vec r - \vec r') = 1$} |
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&= - 4\pi \rho(\vec r) |
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@@ -153,15 +153,15 @@ wenn $q$ bei $\vec r'$ liegt. |
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\phi(\vec r) &= \sum_{i} \frac{q_i}{\left|\vec r - \vec r'\right|}\\ |
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\Delta \phi(\vec r) &= \sum_{i} q_i \Delta \frac{1}{\left|\vec r - \vec r'\right|}\\ |
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&= \sum_{i} q_i(-4\pi)\delta_D (\vec r - \vec r_i)\\ |
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&= -4\pi \rho(\vec r)\\ |
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&= \sum_{i}q_i \delta_D(\vec r - \vec r_i) |
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&= -4\pi \rho(\vec r), |
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\end{salign*} |
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wobei wir die Ladungsverteilung $\rho(\vec r) = \sum_{i } q_i \delta_{D}(\vec r - \vec r_i)$ erhalten. |
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\end{enumerate} |
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\section{Eigenschaften der Dirac $\delta_D$-Funktion} |
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\begin{enumerate} |
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\item Normierung $\int_-\infty^\infty\d{x} \delta_D(x) = 1$ |
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\item Normierung $\int_{-\infty}^\infty\d{x} \delta_D(x) = 1$ |
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\item Verschiebung $\int_{-\infty}^\infty\d{x}\varphi(x) \delta_D(x-a) = \varphi(a)$ |
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\item Skalierung $\int_{-\infty}^\infty\d{x} \delta_D(ax) = \int_{-\infty}^\infty \d{y}\delta_D(y)$ |
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\item Skalierung $\int_{-\infty}^\infty\d{x} \delta_D(ax) = \int_{-\infty}^\infty \frac{\d{y}}{a}\delta_D(y)$ |
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\item Ableitung $\int_{-\infty}^\infty \d{x} \varphi(x) \delta_D'(x-a) = \underbrace{\varphi(x) \delta_D(x-a)\bigg|_{-\infty}^{+\infty}}_{\to 0} - \int_{-\infty}^\infty\d{x} \varphi'(x)\delta_D(x-a) = \varphi'(a)$. |
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\end{enumerate} |
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\section{Potenzielle Energie einer Ladungsverteilung} |
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