Module Handbook

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Notes on the module handbook of the department Physics

Die hier dargestellten Studiengang-, Modul- und Kursdaten des Fachbereichs Physik [PHY] befinden sich noch in Entwicklung und sind nicht offiziell.

Die offiziellen Modulhandbücher finden Sie unter https://www.physik.uni-kl.de/studium/modulhandbuecher/ .

Module PHY-TP1-M-2

Theoretische Physik 1: Theoretische Mechanik, Elektrodynamik (M, 8.0 LP)

Module Identification

Module Number Module Name CP (Effort)
PHY-TP1-M-2 Theoretische Physik 1: Theoretische Mechanik, Elektrodynamik 8.0 CP (240 h)

Basedata

CP, Effort 8.0 CP = 240 h
Position of the semester 2 Sem. from SuSe
Level [2] Bachelor (Fundamentals)
Language [DE] German
Module Manager
Lecturers
Lecturers of the department Physics
Area of study [PHY-LA] Teacher Training Programme (Physics)
Reference course of study [PHY-31.128-SG] B.Ed. LaGR Physics
Livecycle-State [NORM] Active

Notice

Überführungsregelung für Studierende, die vor dem Wintersemester 20/21 ihr Studium im B.Ed. Physik begonnen haben:

Bereits erbrachte Leistungsnachweise und bestandene Modulprüfungen werden anerkannt. Die Studienleistung zu Theoretischen Grundlagen der klassischen Physik ist gleichwertig zu Studienleistungen zu Theoretische Grundlagen der klassischen Mechanik und Theoretische Grundlagen der Elektrodynamik.

Wurde die Modulprüfung TP1 in der Form nach der bisherigen Ordnung (Theoretische Grundlagen der klassischen Physik, Klausur 180 Min.) erstmalig nicht bestanden, kann die Wiederholung auf Antrag im Sinne der neuen Ordnung mit zwei getrennten Modulteilprüfungen (Theoretische Grundlagen der klassischen Mechanik, Klausur 90 Min. und Theoretische Grundlagen der Elektrodynamik, Klausur 90 Min.) erfolgen. Ein Rückwechsel in die alte Form ist nicht möglich. Der Fehlversuch der Modulprüfung TP1 in der Form nach der bisherigen Ordnung wird nicht für die Modulteilprüfungen nach der neuen Ordnung gezählt.

Liegen bereits zwei Fehlversuche in der Modulprüfung TP1 in der Form der bisherigen Ordnung vor, erfolgt die Wiederholung als eine Modulprüfung TP1 in der Form der bisherigen Ordnung. Eine Aufteilung ist nicht möglich.

Fehlversuche der Modulprüfung TP1 in Form der bisherigen Ordnung werden für Wiederholungen der Modulprüfung TP1 in der Form der bisherigen Ordnung weitergezählt.

Courses

Type/SWS Course Number Title Choice in
Module-Part
Presence-Time /
Self-Study
SL SL is
required for exa.
PL CP Sem.
2V+1U PHY-PFTP-044A-K-2
Theoretische Grundlagen der klassischen Mechanik
P 42 h 78 h
U-Schein
ja PL1 4.0 SuSe
2V+1U PHY-PFTP-044B-K-2
Theoretische Grundlagen der Elektrodynamik
P 42 h 78 h
U-Schein
ja PL2 4.0 WiSe
  • About [PHY-PFTP-044A-K-2]: Title: "Theoretische Grundlagen der klassischen Mechanik"; Presence-Time: 42 h; Self-Study: 78 h
  • About [PHY-PFTP-044A-K-2]: The study achievement [U-Schein] proof of successful participation in the exercise classes (ungraded) must be obtained. It is a prerequisite for the examination for PL1.
  • About [PHY-PFTP-044B-K-2]: Title: "Theoretische Grundlagen der Elektrodynamik"; Presence-Time: 42 h; Self-Study: 78 h
  • About [PHY-PFTP-044B-K-2]: The study achievement [U-Schein] proof of successful participation in the exercise classes (ungraded) must be obtained. It is a prerequisite for the examination for PL2.

Examination achievement PL1

  • Form of examination: written exam (Klausur) (90 Min.)
  • Examination Frequency: Examination only within the course

Examination achievement PL2

  • Form of examination: written exam (Klausur) (90 Min.)
  • Examination Frequency: Examination only within the course

Evaluation of grades

All partial module examinations have to be passed. The module grade is the arithmetic mean of all partial examination grades.


Contents

Das Modul [PHY-TP1-M-2] Theoretische Physik 1: Theoretische Mechanik, Elektrodynamik soll (zusammen mit [PHY-TP2-M-5] Theoretical Physics: Quantum mechanics, statistical mechanics and thermodynamics) vermitteln, wie theoretische Physiker und Physikerinnen denken. Die Ausbildung in Theoretischer Physik verfolgt ein doppeltes Ziel: zum einen Beherrschung der grundlegenden Konzepte, Methoden und Denkweisen, zum anderen Verständnis für die spezifische Rolle der Theorie im Aufbau der Physik, ihr gedankliches Arsenal an Arbeits-strategien und Denkformen und ihre Kulturverflechtung. Gerade das zweite Ziel ist für die Lehramtsausbildung fundamental. Es verlangt neben der Behandlung bekannter Einzelthemen entlang der Fachstruktur der Theoretischen Physik (Hauptthemen: Mechanik, Thermodynamik, Elektrodynamik, Quantenmechanik) eine übergeordnete Perspektive, um das Wesen von Physik zu verstehen.

Theoretische Mechanik ([PHY-PFTP-044A-K-2] Theoretische Grundlagen der klassischen Mechanik)

  • Lagrange‐Mechanik (Extremalprinzipien I: Hamilton‐Prinzip, Symmetrien u. Erhaltungssätze)
  • Hamilton‐Mechanik (Poisson‐Klammern, kanonische Transformationen, Phasenraum)
  • Drehungen (Bsp. für Symmetrie, rotierende Koordinatensysteme, Trägheitskräfte)
  • Fermatsches Prinzip (Extremalprinzipien II; Bezug zur Quantenmechanik, Zusammenhang von Strahlen‐ und Wellenoptik, Theorie der Bildfehler)
  • Nichtlineare Dynamik und chaotische Systeme
  • Allgemeine Relativitätstheorie

Elektrodynamik ([PHY-PFTP-044B-K-2] Theoretische Grundlagen der Elektrodynamik)

  • Maxwellgleichungen (Elektrostatik nur als Übung, Vektorpotential, Lorentzinvarianz)
  • Elektromagnetische Wellen, Poynting‐Vektor
  • Strahlung von bewegten Ladungsverteilungen (Dipol, Multipole, bewegte Punktladungen)

Competencies / intended learning achievements

Die Studierenden
  • beherrschen die grundlegenden Konzepte, Methoden und Denkweisen der theoretischen Physik;
  • verstehen das Wechselspiel von Theoretischer Physik und Experimentalphysik, den Beitrag der Theoretischen Physik zu Begriffsbildung und Begriffsgeschichte, die wichtigsten Arbeitsstrategien und Denkformen der Theoretischen Physik sowie die Kulturverflechtung und den Kultur- und Zivilisationsbeitrag der Theoretischen Physik;
  • entwickeln die Fähigkeit, die spezifische Rolle der Theorie im Aufbau der Physik, ihr gedankliches Arsenal an Arbeitsstrategien und Denkformen und ihre Kulturverflechtung an schulrelevanten Beispielen zu verdeutlichen.

Literature

  • Goldstein, Poole, Safko: Klassische Mechanik, Wiley-VCH
  • Nolting: Grundkurs Theoretische Physik, Bd. 1 bis 2, Springer-Verlag
  • Jackson: Klassische Elektrodynamik, De Gruyter
  • Nolting: Grundkurs Theoretische Physik, Band 3, Springer-Verlag

Materials

Current information and materials accompanying the course will be announced in the lecture or on the website of the course.

Registration

Registration for the exercises is required. Details will be announced during the first lecture.

References to Module / Module Number [PHY-TP1-M-2]

Course of Study Section Choice/Obligation
[PHY-31.128-SG] B.Ed. LaGR Physics B.Ed. Physik (Lehramt an Gymnasien) [P] Compulsory