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F.1  Hamilton-Funktion

Die folgenden Ausführungen in diesem Abschnitt folgen [Fri10].

Die klassische Bewegungsgleichung eines Teilchens in der magnetischen Induktion B(r(t),t) und dem elektrischen Feld E(r(t),t) mit r(t) = (rx(t),ry(t),rz(t)) T lautet

             (             (       )             )
  d2                         d
m --2r(t) = q  E (r(t),t) +   --r(t)  × B (r(t),t)
  dt                         dt
(F.1)

Die Felder können durch Potentiale ausgedrückt werden

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Mit einer beliebigen Funktion Q(r(t),t) können die Potentiale modifiziert werden, ohne dass die Felder E und r sich ändern.

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Gleichung (F.1) kann damit auch umgeschrieben werden

  d2       (                    ∂             ( d     )                 )
m --2r = q  − grad  ϕ(r(t),t) − --A (r(t),t) +  --r(t)  × rot A (r(t),t)
  dt                            ∂t              dt
(F.6)

Die Behauptung ist nun, dass

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auf die Gleichung (F.6) führt. Gezeigt wird dies durch Einsetzen in die kanonischen Gleichungen

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Aus (F.8a) und (F.8b) folgt (die Angabe der Variablen, von denen die Funktionen abhängen, ist weggelassen.)

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Aus Gleichung (F.9a) kann die Newtonsche Bewegungsgleichung geschrieben und mit (F.9b) ergänzt werden

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A(r(t),t) hängt sowohl explizit wie implizit über r(t) von der Zeit ab:

dAj    ∂Aj      ∑    ∂Aj  drk
----=  ---- +        ---- ----     j ∈ {x, y,z}
 dt     ∂t    k∈{x,y,z} ∂rk dt
(F.11)

Gleichung (F.10) mit (F.11) und (F.9a) führt zu

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Dies ist gerade die j-te Komponente von (F.6).



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