| Физические законы, формулы, переменные | Формулы электричество и магнетизм |
|
Закон Кулона:
|
|
|
Напряженность электрического поля, где: F — сила, действующая на заряд q0 , находящийся в данной точке поля. |
|
| Напряженность поля на расстоянии r от источника поля: | |
| 1) точечного заряда | |
| 2) бесконечно длинной заряженной нити с линейной плотностью заряда τ: | |
| 3) плоскости с поверхностной плотностью заряда σ (не зависит от расстояния): | |
| 4) между двумя разноименно заряженными плоскостями с поверхностной плотностью заряда σ (во вне такого «суперконденсатора» поле равно нулю по принцину суперпозиции): |
|
| Потенциал электрического поля: где W — потенциальная энергия заряда q0 . | |
| Потенциал поля точечного заряда на расстоянии r от заряда: | |
| По принципу суперпозиции полей, | |
|
|
|
|
| Работа сил электрического поля по перемещению заряда q из точки с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ |
|
| Связь между напряженностью и потенциалом | |
| 1) для неоднородного поля: | |
| 2) для однородного поля: | |
| Электроемкость уединенного проводника, где φ — потенциал проводника: | |
| Электроемкость конденсатора: где U = φ1 — φ2 — напряжение. | |
|
Электроемкость плоского конденсатора S — площадь пластины (одной) конденсатора, d — расстояние между пластинами. |
|
| Энергия заряженного конденсатора: | |
| Сила тока: | |
| Плотность тока: где S — площадь поперечного сечения проводника. | |
|
Сопротивление проводника: ρ — удельное сопротивление; l — длина проводника; S — площадь поперечного сечения. |
|
| Закон Ома | |
| 1) для однородного участка цепи: | |
| 2) в дифференциальной форме: | |
|
3) для участка цепи, содержащего ЭДС, где: ε — ЭДС источника тока, R и r — внешнее и внутреннее сопротивления цепи; |
|
| 4) для замкнутой цепи: | |
| Закон Джоуля-Ленца | |
| 1) для однородного участка цепи постоянного тока: где Q — количество тепла, выделяющееся в проводнике с током, |
|
| 2) для однородного участка цепи постоянного тока: | |
| Мощность тока: | |
|
Связь магнитной индукции и напряженности магнитного поля: где B — вектор магнитной индукции, |
|
| Магнитная индукция (индукция магнитного поля): | |
| 1) в центре кругового тока где R — радиус кругового тока, |
|
| 2) поля бесконечно длинного прямого тока где r — кратчайшее расстояние до оси проводника; |
|
| 3) поля, созданного отрезком проводника с током где α1 и α2 — углы между отрезком проводника и линией, соединяющей концы отрезка и точкой поля; |
|
| 4) поля бесконечно длинного соленоида где n — число витков на единицу длины соленоида. |
|
| Сила Лоренца: по модулю где F — сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле, v — скорость заряда q, α — угол между векторами v и B. |
|
| Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток через площадку S): | |
1) для однородного магнитного поля , где α — угол между вектором B и нормалью к площадке, |
|
2) для неоднородного поля |
|
| Потокосцепление где N — число витков катушки. |
|
| Закон Фарадея-Ленца: где εi — ЭДС индукции. |
|
| ЭДС самоиндукции: где L — индуктивность контура. |
|
| Индуктивность соленоида: где n — число витков на единицу длины соленоида, V — объем соленоида. |
|
| Энергия магнитного поля: | |
|
ΔΦ = Φ2 – Φ1 — изменение магнитного потока, R — сопротивление контура. |
|
| Работа по перемещению замкнутого контура с током I в магнитном поле: | |
Электрические формулы и их описание
Чтобы работать с электричеством, делать разводку по дому, понимать правила ПУЭ и решать различные задачи, нужно знать основные формулы электричества, физические законы, приведенные известными учеными-физиками. Ниже рассмотрены основные теоремы по электрике, выведенные константы, физические правила, которые следует понимать каждому человеку.
Основные формулы электричества
Изучение основ электродинамики, электрики невозможно без определения электрического поля, точных зарядов, сопротивления и прочих явлений.
Формулы электричестваПоэтому важно рассмотреть все основные формулы электричества и примеры решения задач с их использованием.
Закон Кулона
Согласно короткому описанию, это физический закон, который говорит о взаимодействии между прямо стоящими точечными электрозарядами в зависимости от того, на каком расстоянии они находятся. Согласно полному определению, формулировка обозначает, что между двумя точками в виде электрических зарядов формируется вакуум. Там появляется конкретная сила, которая пропорциональна умножению их модульных частиц, поделенных на квадратный показатель расстояния.
Расстояние — длина, которая соединяет заряды. Сила взаимодействия направлена по отрезку. Кулоновская сила — сила, отталкивающая при зарядах минус-минус и плюс-плюс и притягательная при минус-плюс и плюс-минус.
Обратите внимание! Электрическая сила формула выглядит так: F=k⋅|q1|⋅|q2|/r2, где F — сила заряда, q — величина заряда, r — вектор или расстояние между зарядами, а k — коэффициент пропорциональности. Последний равен c2·10−7 Гн/м.
Закон КулонаРешение задачи с законом Кулона. При наличии заряженных шариков, которые находятся на расстоянии 15 см и отталкиваются с силой 1 Н в поиске начального заряда, выявить неизвестное можно, переведя основные единицы в систему СИ и подставив величины в указанную формулу. Выйдет значение 2 * 5 * 10 (-8) = 10 (-7).
Напряженность поля уединенного точечного заряда
Электрическое поле будучи материей, создаваемой электрическими точечными зарядами, характеризуется разными величинами, в том числе напряженностью. Напряженность выступает векторной величиной или силовой характеристикой поля, которая направлена в сторону электростатического взаимодействия зарядов. Чтобы получить ее, нужно использовать формулу E = k (q / r (2)), где Е — векторное поле.
Напряженность поля уединенного точечного зарядаСогласно данной формулировке, напряженность поля заряда имеет обратную пропорциональность квадратному значению расстояния от заряда. То есть если промежуток увеличивается в несколько раз, показатель напряжения снижается в четыре.
Применить закон можно для решения задач. Например, неизвестен радиус. Тогда нужно преобразовать константу. Нужно решить уравнение E / r (2) = kq, подставив известные числа.
Потенциал точки в поле точечного заряда
Потенциалом в электростатическом поле называется скалярная величина, которая равна делению потенциального показателя энергии заряда на него. Он не зависит от величины q, которая помещена в область. Так как потенциальный показатель энергии зависит от того, какая выбрана система координат, то потенциал определяется с точностью до постоянной. Он равен работе поле, которое смещает единичный положительный заряд в бесконечность. Выражается через ф = W / q =const.
Потенциал точки в поле точечного зарядаОбратите внимание! В задачах можно преобразовывать константу. Если неизвестно W, то можно поделить q на ф, а если q — то, W на ф.
Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле
Потенциальная энергия заряда в электростатическом полеПоскольку работа электрического поля не зависит от выбранного движения заряженной частицы, а от его начального и конечного положения, есть термин потенциальной энергии. Это скалярная величина в координате пространства, которая показывает, как работает сила, когда частица перемещается по произвольному промежутку из одной в другую точку. Она равна разности значений передвижения частиц в этом промежутке. Выражается в следующем виде: А = П1 — П2, где П1 может быть x, y и z, а П2 — x2, y2 и z2. В задачах по физике нужно рисовать график, подставлять в константу известные значения и решать уравнения.
Потенциальная энергия заряда q1 в поле точечного заряда
Во время перемещения заряженных частиц по полю из одной точки в другую они совершают некую работу за определенный временной промежуток. Потенциальная энергия в этих точках не зависит от того, какой путь держат заряженные частицы. Энергия первого заряда пропорциональна его модулю. Выражается это все в формуле, представленной на картинке ниже. Задачи решать можно, используя представленную константу и вставляя известные значения.
Потенциальная энергия заряда q1 в поле точечного зарядаТеорема Гаусса
Основной закон в электродинамике, входящий в уравнения Максвелла. Это следствие из кулоновского умозаключения и принципа суперпозиции. По ней вектор напряжения поля движется сквозь произвольное значение замкнутой поверхности, окруженной зарядами. Он имеет пропорциональность сумме заряженных частиц, которые находятся внутри этого замкнутого пространства. Указанный вектор поделен на е0. Все это выражается формулой, указанной ниже.
Теорема ГауссаНапряженность электрического поля вблизи от поверхности проводника
Напряженность суммарного пространства заряженных частиц имеет прямую пропорциональность поверхностному показателю их плотности. Если в задаче требуется найти напряженность, а поверхностная заряженная плотность это сигма, то нужно нарисовать цилиндр и обозначить, что поток сквозь его боковую поверхность равен 0. В таком случае линии напряженности будут параллельны боковой поверхности. Получится, что ф = 2ф, осн =2еs, а 2es =q / 2ε0.
Напряженность электрического поля вблизи от поверхности проводникаЕмкость плоского конденсатора
Емкостью называется проводниковая характеристика, по которой электрический заряд может накапливать энергию. Плоским конденсатором называются несколько противоположно заряженных пластин, разделенных диэлектрическим тонким слоем. Емкостью плоского конденсатора считается его характеристика, способность к накоплению электрической энергии.
Обратите внимание! Это физическая величина, которая равна делению заряда на разность потенциалов его обкладки. Зарядом при этом служит заряженная одна пластина.
Если в задаче требуется узнать емкость конденсатора из двух пластин с площадью в 10(-2) квадратных метров и в них находится 2*10(-3) метровый лист, ε0 электрическая постоянная с 8,85×10-12 фарад на метр и ε=6 — диэлектрическая проницаемость слюды. В таком случае нужно вставить значения в формулу C= ε* ε* S/d.
Емкость плоского конденсатораЭнергия плоского конденсатора
Поскольку любая частица конденсатора имеет способность запаса энергии, который сохранен на конденсаторной обкладке, вычислить эту самую Е просто, поскольку чтобы элемент зарядился, ему нужно совершить работу. Работа совершается полем. В результате была выведена следующая формула: Еp = А = qEd, где А является работой, d — расстоянием.
ЭнергияФормулы для постоянного электрического тока
Постоянный электрический ток не изменяется в величине и направлении. Он используется для расчета замкнутой, однородной цепи, мощности и прочих параметров. Поэтому важно знать формулы для него и основные законы, связанные с ним.
Основной список формулЗакон Ома для участка однородной цепи
Чтобы электрический ток существовал, нужно поле. Для его образования, нужны потенциалы или разность их, выраженная напряжением. Ток будет направлен на снижение потенциалов, а электроны начнут свое передвижение в обратном направлении. В 1826 г. Г. Ом провел исследование и сделал заключение: чем больше показатель напряжения, тем больше ток, который проходит через участок.
К сведению! Смежные проводники при этом проводят электричество по-разному. То есть каждый элемент имеет свою проводимость, электрическое сопротивление.
В результате, согласно теореме Ома, сила тока для участка однородной цепи будет иметь прямую пропорциональность показателю напряжения на нем и обратную пропорциональность проводниковому сопротивлению.
Закон ОмаПо формуле I = U / R, где I считается силой тока, U — напряжением, а R — электрическим сопротивлением, последнее значение можно найти, если p * l / S, где p является удельным проводниковым сопротивлением, l — длиной проводника, а S — площадью поперечного проводникового сечения.
Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока
Ом сделал формулу и для замкнутой цепи. По ней ток на этом участке из токового источника, имеющего внутреннее и внешнее нагрузочное сопротивление, равен делению электродвижущей силы источника на сумму внутреннего и внешнего сопротивления. Она выглядит так: I = e / R + r, где I является токовой силой, е — ЭДС, R — сопротивлением, а r — внутренней сопротивляемостью источника напряжения.
Обратите внимание! В физическом смысле по этому закону, чем выше показатель ЭДС, тем выше источник энергии, больше скорость движения зарядов. Чем выше сопротивляемость, тем ниже величина тока.
Закон Ома для замкнутой цепиРабота постоянного тока
Энергия, когда проходит через проводник, упорядоченно двигается в носитель. Во время движения она совершает работу. В результате работой постоянного тока называется деятельность поля, направленная на перенос электрических зарядов по проводнику. Она равна умножению I на совершаемое работой напряжение и время.
Закон Джоуля-Ленца
Когда электричество проходит через какой-то проводник с сопротивляемостью, всегда высвобождается теплота. Количество тепла, которое высвободилось за определенный промежуток времени, определяет закон Джоуля-Ленца. По формуле мощность тепла равняется умножению плотности электричества на напряжение — w =j * E = oE(2).
Обратите внимание! В практическом понимании закон имеет значение для снижения потери электроэнергии, выбора проводника для электроцепи, подбора электронагревательного прибора и использования плавкого предохранителя для защиты сети.
Закон Джоуля-ЛенцаПолная мощность, развиваемая источником тока
Мощность — работа, которая совершается за одну секунду времени. Электрическая мощность является физической величиной, которая характеризует скорость передачи с преобразованием электроэнергии.
Работа, которая развивается источником электроэнергии по всей цепи, это полная мощность. Ее можно определить по формуле Р = El, где E считается ЭДС, а I — величиной токовой характеристики.
К сведению! Если есть линейная нагрузка, то полный мощностный показатель равен квадратному корню из квадратов активной и реактивной работы источника. Если есть нелинейная нагрузка, то она равна квадратному корню из квадратов активной и неактивной работы источника.
Полная мощностьВ практических измерениях такая работа выражается в киловаттах в час. Используется, чтобы измерять потребление электричества в бытовых и производственных условиях, определять выработанную электрическую энергию в электрическом оборудовании.
Полезная мощность
Максимальная или полезная мощность — та, что выделяется во внешнем промежутке цепи, то есть во время нагрузки резистора. Она может быть применена для выполнения каких-либо задач. Подобное понятие можно применить, чтобы рассчитать, как работает электрический двигатель или трансформатор, который способен на потребление активной и реактивной составляющей.
Полезная мощностьПолезный мощностный показатель можно рассчитать по трем формулам: P = I 2R, P = U2 / r, P = IU, где I является силой тока на определенном участке цепи; U — напряжением на части клемм (зажимов) токового источника, а R — сопротивлением нагрузки или внешней цепью.
Коэффициент полезного действия источника тока
Коэффициентом полезного действия токового источника называется деление полезного мощностного показателя на полный. Если внутреннее сопротивление источника равно внешнему, то половина результатов всей работы будет утеряна в источнике, а другая половина будет выделена на нагрузке. В такой ситуации КПД будет равен 50 %.
Если рассматривать это понятие наиболее полно, то когда электрические заряды перемещаются по замкнутой электрической цепи, источник тока выполняет определенную полезную и полную работу. Совершая первую, он перемещает заряды во внешнюю цепь. Делая вторую работу, заряженные частицы перемещаются по всему участку.
КПД источника токаОбратите внимание! Полезное действие достигается, когда сопротивление внешней электроцепи будет иметь определенное значение, зависящее от источника и нагрузки. Соотношения полезной работы на полную выражают формулой: η = Аполез / Аполн = Рполез / Рполн = U/ε = R / (R + r).
Первое правило Кирхгофа
Согласно первому закону Кирхгофу, токовая сумма в любом участке электрической цепи равняется нулевому значению. Направленный заряд к узлу положительный, а от него — отрицательный. Алгебраическая токовая сумма зарядов, которые направлены к узлу, равна сумме тех, которые направлены от него. Если перевести это правило, то можно получить следующее определение: сколько тока попадает в узел, столько и выходит из него. Это правило вытекает из закона о сохранности заряженных частиц.
Благодаря решению линейных уравнений на основе кирхгофских правил можно отыскать все токовые значения и напряжения на участках постоянного, переменного и квазистационарного электротоков.
Обратите внимание! В электотехнике правило Кирхгофа имеет особое значение, поскольку оно универсально для решения многих поставленных задач в теории электроцепи. С помощью него можно рассчитать сложные электрические цепи. Применяя его, можно получить систему линейных уравнений относительно токам или напряжениям на всех межузловых ветвях цепей.
Первое правило КирхгофаВторое правило Кирхгофа
Второе кирхгофское правило вытекает из первого и третьего максвеллского уравнения. По нему алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах замкнутого участка равна сумме ЭДС, которая входит в него. Если на участке нет ЭДС, то суммарный показатель падения напряжения равен нулевому значению. Если еще проще, то во время полного обхода контура потенциал изменяется. Он возвращается на исходное значение.
Частый случай для участка одного контура — это закон Ома. Составляя уравнения напряжений для контура, требуется подобрать его положительный обход. Чтобы это сделать, нужно знать, что при подборе обхода показатель падения напряжения ветви будет положительным, если обходное направление в ветви совпадает с тем, которое было ранее выбрано. Если оно не совпадает, то показатель напряжения ветви будет отрицательным.
Важно! Второе правило Кирхгофа можно использовать в линейной или нелинейной линеаризованной цепи при любом изменении токов и напряжения.
Второе правило КирхгофаВ результате, чтобы понять основы физики явлений, электрики, электродинамики и с успехом использовать знания в процессе жизнедеятельности, необходимо знать выведенные теоремы, законы, формулы и правила в области электричества, которые представлены выше. Например, представляя, как выглядит та или иная формула, можно решить любую задачу в учебнике по физике или жизни.
| ЭЛЕКТРИЧЕСТВО | ||
| Наименование параметра | Формула | Обозначения |
| Закон Кулона | Q1 и Q2 ― точечные заряды, ε0 = 8,85∙10−12 Ф/м ― электрическая постоянная, ε ― диэлектрическая проницаемость среды, r ― расстояние между зарядами | |
| Емкость плоского конденсатора | ε ― диэлектрическая проницаемость среды между пластинами, ε0 = 8,85∙10−12 Ф/м ― электрическая постоянная, S ― площадь пластины, d ― расстояние между пластинами | |
| Емкость сферического конденсатора | ε ― диэлектрическая проницаемость среды между сферами, ε0 = 8,85∙10−12 Ф/м ― электрическая постоянная, R1 и R2 ― радиусы внутренней и внешней сфер соответственно | |
| Потенциал электрического поля, созданного точечным зарядом | q ― заряд сферы, R ― радиус сферы, ε ― диэлектрическая проницаемость среды, ε0 = 8,85∙10−12 Ф/м ― электрическая постоянная, r ― расстояние от центра сферы | |
| Потенциал электрического поля, созданного металлической сферой на расстоянии r от центра сферы: внутри сферы и на поверхности (r ≤ R) вне сферы (r > R) | q ― заряд сферы, R ― радиус сферы, ε ― диэлектрическая проницаемость среды, ε0 = 8,85∙10−12 Ф/м ― электрическая постоянная, r ― расстояние от центра сферы | |
| Теорема Гаусса-Остроградского | S ― площадь гауссовой поверхности, Еn ― нормальная к поверхности составляющая вектора напряженности электростатического поля, Q ― заряд, охваченный поверхностью интегрирования, ε ― диэлектрическая проницаемость среды, ε0 = 8,85∙10−12 Ф/м ― электрическая постоянная | |
| Напряженность поля, создаваемого зарядом бесконечной пластины | σ ― поверхностная плотность заряда, ε ― диэлектрическая проницаемость среды, ε0 = 8,85∙10−12 Ф/м ― электрическая постоянная, r ― расстояние от пластины | |
| Напряженность электрического поля, создаваемого металлической заряженной сферой: внутри сферы (r < R) на поверхности сферы (r = R) вне сферы (r > R) | τ ― линейная плотность заряда; ε ― диэлектрическая проницаемость среды между пластинами, ε0 = 8,85∙10−12 Ф/м ― электрическая постоянная, r ― расстояние от оси нити | |
| Энергия конденсатора | С ― емкость конденсатора; U ― напряжение на пластинах | |
| Сопротивление провода | ρ0 ― удельное сопротивление материала провода, S ― площадь сечения провода; для меди ρ0 = 0,0175∙10−6 Ом∙м; для алюминия ρ0 = 0,028∙10−6 Ом∙м; для вольфрама ρ0 = 0,055∙10−6 Ом∙м; для железа ρ0 = 0,1∙10−6 Ом∙м | |
| Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении точечного заряда q из точки 1 поля в точку 2 | φ1 и φ2 ― потенциалы точек 1 и 2 соответственно | |
| Период колебаний колебательного контура | L ― индуктивность катушки, C ― емкость конденсатора | |
| Индукция магнитного поля, создаваемого бесконечно длинным прямым проводником с током Напряженность магнитного поля | μ ― магнитная проницаемость среды, μ0 = 4π∙10−7 Гн/м ― магнитная постоянная, I ― сила тока в проводнике, a ― расстояние до проводника | |
| Индукция магнитного поля в центре кругового проводника с током Напряженность магнитного поля | μ ― магнитная проницаемость среды, μ0 = 4π∙10−7 Гн/м ― магнитная постоянная, I ― сила тока в проводнике, R ― радиус проводника | |
| Индукция магнитного поля на оси кругового проводника с током Напряженность магнитного поля | μ ― магнитная проницаемость среды, μ0 = 4π∙10−7 Гн/м ― магнитная постоянная, I ― сила тока в проводнике, R ― радиус проводника, a ― расстояние до плоскости проводника | |
| Индукция магнитного поля внутри длинного соленоида | μ ― магнитная проницаемость среды, μ0 = 4π∙10−7 Гн/м ― магнитная постоянная, I ― сила тока в проводнике, N ― количество витков, l ― длина соленоида | |
| Магнитная индукция поля, создаваемая отрезком проводника | μ ― магнитная проницаемость среды, μ0 = 4π∙10−7 Гн/м ― магнитная постоянная, a ― расстояние до оси проводника, α1 и α2 ― углы между направлением тока и направлением на точку, в которой создано магнитное поле, вершинами которых являются соответственно начало и конец прямого участка проводника | |
| Связь между напряженностью H и индукцией B магнитного поля | μ ― магнитная проницаемость среды, μ0 = 4π∙10−7 Гн/м ― магнитная постоянная | |
| Индуктивность катушки равна | μ0 = 4π∙10−7 Гн/м ― магнитная постоянная; N ― количество витков; N = l/d, d ― диаметр проводника катушки; l ― длина катушки; V ― объем катушки; S ― площадь витка катушки | |
| Средняя объемная плотность энергии | ε0 = 8,85∙10−12 Ф/м ― электрическая постоянная, ε ― диэлектрическая проницаемость среды, E ― действующее значение напряженности электрического поля | |
| Сила , действующая на заряд Q, движущийся со скоростью в магнитном поле с индукцией (сила Лоренца | α ― угол, образованный вектором скорости движения частицы и вектором индукции магнитного поля | |
| Cила Ампера (сила, действующая на проводник с током в магнитном поле) | I ― сила тока, l ― длина проводника, В ― индукция магнитного поля, α ― угол между векторами | |
| Циклическая частота колебаний в контуре | L ― индуктивность контура; C ― емкость контура | |
| Мгновенное значение I силы тока в цепи, обладающей активным сопротивлением R и индуктивностью L, после размыкания цепи | I0 ― значение силы тока в цепи при t = 0; t ― время, прошедшее с момента размыкания цепи | |
| Мгновенное значение I силы тока в цепи, обладающей активным сопротивлением R и индуктивностью L, после замыкания цепи | ε ― э.д.с. источника тока; t ― время, прошедшее с момента замыкания цепи | |
| Основной закон электромагнитной индукции | εi ― электродвижущая сила индукции; N ― число витков контура; Ψ ― потокосцепление | |
| Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока I: | L ― индуктивность контура или катушки | |
| Работа по перемещению проводника или по повороту контура в магнитном поле | I ― сила тока в проводнике, контуре; dФ ― пересекаемый проводником магнитный поток либо изменение магнитного потока через замкнутый контур | |
| Вращающий момент, действующий на контур с током, помещенный в магнитное поле Значение вращающего момента | индукция магнитного поля; ― магнитный момент контура, = IS, где I ― ток, протекающий по контуру, S ― площадь контура; α ― угол между векторами и | |
Основные законы и формулы физики Электричество и магнетизм Электростатика q + q q = const q q q q q q = k 4 πεε 0 r
Теоретическая справка к лекции 5
Теоретическая справка к лекции 5 Электрический заряд. 19 Элементарный электрический заряд e 1, 6 1 Кл. Заряд электрона отрицательный ( e e), заряд протона положительный ( p N e электронов и N P протонов
ПодробнееФИЗИКА ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ОКР 2
ФИЗИКА ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ОКР 2 1.1. По мере удаления от заряда напряженность поля, создаваемого им, А) усиливается; В) не изменяется; Б) ослабевает; Г) однозначного ответа нет. 1.2. Движение каких
ПодробнееЭЛЕКТРОСТАТИКА 1. Два рода электрических зарядов, их свойства. Способы зарядки тел. Наименьший неделимый электрический заряд. Единица электрического заряда. Закон сохранения электрических зарядов. Электростатика.
ПодробнееТема: Электростатика
Тема: Электростатика 1. Два вида электрических зарядов. Сформулируйте закон сохранения электрических зарядов. Приведите примеры проявления закона. 2. Запишите, сформулируйте и объясните закон Кулона. Единица
ПодробнееЭлектричество и магнетизм
Электричество и магнетизм Электростатическое поле в вакууме Задание 1 Относительно статических электрических полей справедливы утверждения: 1) поток вектора напряженности электростатического поля сквозь
ПодробнееЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет»
ПодробнееЛекция 5. Электрическое поле
Лекция 5 Электрическое поле Два вида заряда Натираем стекло шелком, а янтарь шерстью: üянтарь янтарь ОТТАЛКИВАЮТСЯ; üстекло стекло ОТТАЛКИВАЮТСЯ; üстекло янтарь ПРИТЯГИВАЮТСЯ; Электрон древнегреческое
ПодробнееКонтрольная работа 3 ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
Кафедра физики, контрольные для заочников 1 Контрольная работа 3 ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 1. Два одинаково заряженных шарика подвешены в одной точке на нитях одинаковой длины. При этом нити разошлись на угол α. Шарики
ПодробнееЗадачи для самостоятельной работы
Задачи для самостоятельной работы Закон Кулона. Напряженность. Принцип суперпозиции для электростатического поля. Потенциал. Работа электрического поля. Связь напряженности и потенциала. 1. Расстояние
ПодробнееЗадачи. Принцип суперпозиции.
Задачи. Принцип суперпозиции. 1. В вершинах квадрата находятся одинаковые заряды Q = 0, 3 нкл каждый. Какой отрицательный заряд Q x нужно поместить в центре квадрата, чтобы сила взаимного отталкивания
ПодробнееОсновные теоретические сведения
Тема: Основы электростатики Д/З -4 Сав 3. 4. Д-Я План:. Основные понятия и определения. основные характеристики электростатического поля 3. графическое изображение электростатического поля 4. закон Кулона
ПодробнееКОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3 ВАРИАНТ 1
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3 ВАРИАНТ 1 1. Четыре одинаковых заряда Q 1 = Q 2 = Q 3 = Q 4 = 40 кнл закреплены в вершинах квадрата со стороной а = 10 см. Определить силу F, действующую на каждый из этих зарядов
ПодробнееКонтрольная работа 2 Вариант 1
Вариант 1 1. Заряды по 10 нкл расположены на расстоянии 6 см друг от друга. Найти напряженность поля и потенциал в точке, удаленной на 5 см от каждого заряда. 2. Два заряда по +2нКл каждый находятся на
ПодробнееЭлектромагнитная индукция
Электромагнитная индукция Явление электромагнитной индукции Электромагнитная индукция явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его. Явление
ПодробнееЛекц ия 22 Самоиндукция и взаимоиндукция
Лекц ия Самоиндукция и взаимоиндукция Вопросы. Самоиндукция и взаимоиндукция. Индуктивность соленоида. Работа силы Ампера. Энергия магнитного поля тока. Энергия и плотность энергии магнитного поля… Самоиндукция.
Подробнее9.Электродинамика. Магнетизм.
9.Электродинамика. Магнетизм. 005 1.Силу Лоренца можно определить по формуле А) F = q υ Bsinα. B) F = I Δ l Bsinα. C) F = qe. D) F = k. E) F = pgv..токи, возникающие в массивных проводниках, называют А)
ПодробнееЗакон сохранения заряда: Закон Кулона:
«ЭЛЕКТРОСТАТИКА» Электрический заряд ( ) фундаментальное неотъемлемое свойство некоторых элементарных частиц (электронов, протонов), проявляющееся в способности к взаимодействию посредством особо организованной
Подробнеегде напряженности полей,
Условие задачи Решение 3. Электричество и магнетизм. 11. Электрическое поле в вакууме. Каждый из четырех одинаковых по модулю точечных зарядов (см. рис.), расположенных в вершинах квадрата, создает в точке
ПодробнееЗаконы постоянного тока
Законы постоянного тока Проводники в электростатическом поле E = 0 E = grad φ φ = const S DdS = i q i = 0 Проводники в электростатическом поле Нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле,
ПодробнееДано: СИ Решение: Ответ: F к
3-7. На шелковых нитях длиной 50 см каждая, прикрепленных к одной точке, висят два одинаково заряженных шарика массой по 0,2 г каждый. Определить заряд каждого шарика, если они отошли друг от друга на
Подробнее4. Электромагнитная индукция
1 4 Электромагнитная индукция 41 Закон электромагнитной индукции Правило Ленца В 1831 г Фарадей открыл одно из наиболее фундаментальных явлений в электродинамике явление электромагнитной индукции: в замкнутом
ПодробнееКОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3 ВАРИАНТ 1
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3 ВАРИАНТ 1 1. Три источника тока с ЭДС ξ 1 = 1,8 В, ξ 2 = 1,4 В, ξ 3 = 1,1 В соединены накоротко одноименными полюсами. Внутреннее сопротивление первого источника r 1 = 0,4 Ом, второго
Подробнее4. Электромагнитная индукция
4 Электромагнитная индукция 41 Закон электромагнитной индукции 1 Электрические токи создают вокруг себя магнитное поле Существует и обратное явление: магнитное поле вызывает появление электрических токов
ПодробнееТема 1. Электростатика
Домашнее задание по курсу общей физики для студентов 3-го курса. Варианты 1-9 — Задача 1.1 Варианты 10-18 — Задача 1.2 Варианты 19-27 — Задача 1.3 Тема 1. Электростатика По результатам проведённых вычислений
ПодробнееМагнитное поле. Лукьянов И.В.
Магнитное поле. Лукьянов И.В. Содержание: 1. Магнитное поле в вакууме. 2. Электромагнитная индукция. 3. Магнитное поле в веществе. Магнитное поле в вакууме. Содержание раздела: 1. Понятие магнитного поля
ПодробнееФИЗИКА МАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
9 ФИЗИКА МАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ СИЛА ЛОРЕНЦА И СИЛА АМПЕРА Все проявления магнетизма в природе и технике могут быть сведены к фундаментальному взаимодействию
ПодробнееЛЕКЦИЯ 11. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
ЛЕКЦИЯ 11. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Серюкова Ирина Владимировна, к.ф.-м.н., доцент кафедры «Физики» КрасГАУ Использованная литература 1. Грабовский Р.И. Курс физики.- СПб.: Издательство «Лань», 00. Трофимова
ПодробнееЛекция 4. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 1
Лекция 4. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Характеристики тока. Сила и плотность тока. Падение потенциала вдоль проводника с током. Всякое упорядоченное движение зарядов называется электрическим током. Носителями
ПодробнееЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ 1 3.1.1. Электрически нейтральная капля разделилась на две. Первая из них обладает положительным зарядом +Q. Каким зарядом обладает вторая капля? 3.1.2. Почему при определении
ПодробнееПрограмма по курсу физики. 10 класс.
Программа по курсу физики. 10 класс. Преподаватель:Нагель Михаил Юрьевич. Учебник: Е.И. Бутиков, А.А. Быков, А.С. Кондратьев «Физика для поступающих в ВУЗы». Задачники: «Задачи по физике», п/р О.Я. Савченко,
ПодробнееРепозиторий БНТУ СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ 16. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ… 3 16.1. Закон Кулона… 3 16.2. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции для напряженности электростатических полей… 6 16.3. Поток вектора
ПодробнееЗадание 1. Ответ: 31.
Задание 1. Установите соответствие между физическими величинами, описывающими протекание постоянного тока через резистор, и формулами для их расчёта. В формулах использованы обозначения: R сопротивление
ПодробнееМагнетизм все формулы. Основные формулы по физике
Электричество и магнетизм формулы.
Закон Кулона
1. закон Кулона
2 . напряженность электрического поля
3. модуль напряженности поля точечного заряда
4 . принцип суперпозиции
5. -вектор электрического момента диполя – дипольный момент
6.
2. Теорема Гаусса
7
8.
9. теорема Гаусса
10. теорема Гаусса
11.
12. — дивергенция поля
13
Потенциал электростатического поля
14. -работа сил электростатического поля по перемещению пробного заряда q в электрическом поле точечного заряда Q
15. — интегральный признак потенциальности электростатического поля
16. — приращение потенциала электростатического поля
17 . — убыль потенциала электростатического поля
18 . — нормировка потенциала (выбор начала отсчета)
19 . — принцип суперпозиции для
20. — квазистатическая работа сил поля при перемещении
по произвольному пути из т.1 в т.2
21. — локальное соотношение между и
22. — потенциал точечного заряда
23. — потенциал диполя
24. — дифференциальный оператор Гамильтона («набла») в полярной системе координат
25 . — оператор Лапласа или лапласиан
26. — уравнение Лапласа
27. — уравнение Пуассона
4. Энергия в электростатике.
28. — энергия электростатического взаимодействия зарядов друг с другом
29 . — полная электростатическая энергия заряженного тела
30. — объемная плотность энергии (энергия, локализованная в единичном объеме)
31. — энергия взаимодействия точечного диполя с внешним полем
5. Проводники электростатике
32. — поле вблизи поверхности проводника
33. — электроемкость уединенного проводника
34. — емкость плоского конденсатора
35 . — емкость сферического конденсатора, образованного сферическими проводящими поверхностями радиусов а и b
36 . — энергия конденсатора
6. Электростатическое поле в диэлектриках
37. , — диэлектрическая восприимчивость вещества
38. — поляризованность (электрический дипольный момент единицы объема вещества)
39. — связь между напряженностью и поляризованностью
40 . теорема Гаусса для вектора в интегральной форме
41. — теорема Гаусса для вектора в дифференциальной форме
42. — граничные условия для вектора
43. — теорема Гаусса для вектора в диэлектриках
44 . — электрическое смещение
45. — интегральная и локальная теорема Гаусса для вектора
46. — граничные условия для вектора , где – поверхностная плотность сторонних зарядов
47. — связь и для изотропных сред
Постоянный ток
48. — сила тока
49 . — заряд, проходящий через сечение проводника
50. — уравнение непрерывности (закон сохранения заряда)
51. — уравнение непрерывности в дифференциальной форме
52 . — разность потенциалов для проводника, в котором не действуют сторонние силы, отождествляется с падением напряжения
53. — закон Ома
54. — закон Джоуля -Ленца
55. — сопротивление провода из однородного материала одинаковой толщины
56. — закон Ома в дифференциальной форме
57 . — величина, обратная удельному сопротивлению называется удельной электрической проводимостью
58 . — закон Джоуля –Ленца в дифференциальной форме
59. -интегральная форма закона Ома с учетом поля сторонних сил для участка цепи, содержащего ЭДС.
60 . — первый закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма сил токов для каждого узла в разветвленной цепи равна нулю.
61. -второй закон Кирхгофа. Сумма напряжений вдоль любого замкнутого контура цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре.
62 . — удельная тепловая мощность тока в неоднородной проводящей среде
Закон Био-Савара
63 . — сила Лоренца
64 . — если в некоторой системе отсчета электромагнитное поле является электрическим
(т.е. ), то в другой системе отсчета , движущейся относительно К со скоростью , компоненты электромагнитного поля отличны от нуля и связаны соотношением 64
65 . — если в некоторой системе отсчета электрически заряженное тело имеет скорость , то электрическая и магнитная компоненты электромагнитного поля, создаваемого его зарядом, связаны в этой системе отсчета соотношением
66 . — если в некоторой системе отсчета электромагнитное поле является магнитным (), то в любой другой системе отсчета, движущейся со скоростью относительно первой, компоненты и электромагнитного поля отличны от нуля и связаны соотношением
67. — индукция магнитного поля движущегося заряда
68 . — магнитная постоянная
6.
2. Теорема Гаусса
7 . — поток поля через произвольную поверхность
8. — принцип аддитивности потоков
9. теорема Гаусса
10. теорема Гаусса
11. — дифференциальный оператор Гамильтона («набла»)в декартовой системе координат
12. — дивергенция поля
13 . локальная (дифференциальная) теорема Гаусса
Формулы электричества и магнетизма. Изучение основ электродинамики традиционно начинается с электрического поля в вакууме. Для вычисления силы взаимодействия между двумя точными зарядами и вычисления напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом, нужно уметь применять закон Кулона. Для вычисления напряженностей полей, созданных протяженными зарядами (заряженной нитью, плоскостью и т.д.), применяется теорема Гаусса. Для системы электрических зарядов необходимо применять принцип
При изучении темы «Постоянный ток» необходимо рассмотреть во всех формах законы Ома и Джоуля-Ленца При изучении «Магнетизма» необходимо иметь в виду, что магнитное поле порождается движущимися зарядами и действует на движущиеся заряды. Здесь следует обратить внимание на закон Био-Савара-Лапласа. Особое внимание следует обратить на силу Лоренца и рассмотреть движение заряженной частицы в магнитном поле.
Электрические и магнитные явления связаны особой формой существования материи — электромагнитным полем. Основой теории электромагнитного поля является теория Максвелла.
Таблица основных формул электричества и магнетизма
Физические законы, формулы, переменные | Формулы электричество и магнетизм | ||||||||
Закон Кулона: | |||||||||
Напряженность электрического поля: где Ḟ — сила, действующая на заряд q 0 , находящийся в данной точке поля. | |||||||||
Напряженность поля на расстоянии r от источника поля: 1) точечного заряда 2) бесконечно длинной заряженной нити с линейной плотностью заряда τ: 3) равномерно заряженной бесконечной плоскости с поверхностной плотностью заряда σ: 4) между двумя разноименно заряженными плоскостями | |||||||||
Потенциал электрического поля: где W — потенциальная энергия заряда q 0 . | |||||||||
Потенциал поля точечного заряда на расстоянии r от заряда: | |||||||||
По принципу суперпозиции полей, напряженность: | |||||||||
Потенциал: где Ē i и ϕ i — напряженность и потенциал в данной точке поля, создаваемый i-м зарядом. | |||||||||
Работа сил электрического поля по перемещению заряда q из точки с потенциалом ϕ 1 в точку с потенциалом ϕ 2 : | |||||||||
Связь между напряженностью и потенциалом 1) для неоднородного поля: 2) для однородного поля: | |||||||||
Электроемкость уединенного проводника: | |||||||||
Электроемкость конденсатора: | |||||||||
Электроемкость плоского конденсатора: где S — площадь пластины (одной) конденсатора, d — расстояние между пластинами. | |||||||||
Энергия заряженного конденсатора: | |||||||||
Сила тока: | |||||||||
Плотность тока: где S — площадь поперечного сечения проводника. | |||||||||
Сопротивление проводника: l — длина проводника; S — площадь поперечного сечения. | |||||||||
Закон Ома 1) для однородного участка цепи: 2) в дифференциальной форме: 3) для участка цепи, содержащего ЭДС: Где ε — ЭДС источника тока, R и r — внешнее и внутреннее сопротивления цепи; 4) для замкнутой цепи: | |||||||||
Закон Джоуля-Ленца 1) для однородного участка цепи постоянного тока: 2) для участка цепи с изменяющимся со временем током: | |||||||||
Мощность тока: | |||||||||
Связь магнитной индукции и напряженности магнитного поля: где B — вектор магнитной индукции, | |||||||||
Магнитная индукция (индукция магнитного поля): 2) поля бесконечно длинного прямого тока 3) поля, созданного отрезком проводника с током |
Сессия приближается, и пора нам переходить от теории к практике. На выходных мы сели и подумали о том, что многим студентам было бы неплохо иметь под рукой подборку основных физических формул. Сухие формулы с объяснением: кратко, лаконично, ничего лишнего. Очень полезная штука при решении задач, знаете ли. Да и на экзамене, когда из головы может «выскочить» именно то, что накануне было жесточайше вызубрено, такая подборка сослужит отличную службу.
Больше всего задач обычно задают по трем самым популярным разделам физики. Это механика , термодинамика и молекулярная физика , электричество . Их и возьмем!
Основные формулы по физике динамика, кинематика, статика
Начнем с самого простого. Старое-доброе любимое прямолинейное и равномерное движение.
Формулы кинематики:
Конечно, не будем забывать про движение по кругу, и затем перейдем к динамике и законам Ньютона.
После динамики самое время рассмотреть условия равновесия тел и жидкостей, т.е. статику и гидростатику
Теперь приведем основные формулы по теме «Работа и энергия». Куда же нам без них!
Основные формулы молекулярной физики и термодинамики
Закончим раздел механики формулами по колебаниям и волнам и перейдем к молекулярной физике и термодинамике.
Коэффициент полезного действия, закон Гей-Люссака, уравнение Клапейрона-Менделеева — все эти милые сердцу формулы собраны ниже.
Кстати! Для всех наших читателей сейчас действует скидка 10% на .
Основные формулы по физике: электричество
Пора переходить к электричеству, хоть его и любят меньше термодинамики. Начинаем с электростатики.
И, под барабанную дробь, заканчиваем формулами для закона Ома, электромагнитной индукции и электромагнитных колебаний.
На этом все. Конечно, можно было бы привести еще целую гору формул, но это ни к чему. Когда формул становится слишком много, можно легко запутаться, а там и вовсе расплавить мозг. Надеемся, наша шпаргалка основных формул по физике поможет решать любимые задачи быстрее и эффективнее. А если хотите уточнить что-то или не нашли нужной формулы: спросите у экспертов студенческого сервиса . Наши авторы держат в голове сотни формул и щелкают задачи, как орешки. Обращайтесь, и вскоре любая задача будет вам «по зубам».
Заряженные тела способны создавать кроме электрического еще один вид поля. Если заряды движутся, то в пространстве вокруг них создается особый вид материи, называемый магнитным полем . Следовательно, электрический ток, представляющий собой упорядоченное движение зарядов, тоже создает магнитное поле. Как и электрическое поле, магнитное поле не ограничено в пространстве, распространяется очень быстро, но все же с конечной скоростью. Его можно обнаружить только по действию на движущиеся заряженные тела (и, как следствие, токи).
Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности E электрического поля. Такой характеристикой является вектор B магнитной индукции. В системе единиц СИ за единицу магнитной индукции принят 1 Тесла (Тл). Если в магнитное поле с индукцией B поместить проводник длиной l с током I , то на него будет действовать сила, называемая силой Ампера , которая вычисляется по формуле:
где: В – индукция магнитного поля, I – сила тока в проводнике, l – его длина. Сила Ампера направлена перпендикулярно вектору магнитной индукции и направлению тока, текущего по проводнику.
Для определения направления силы Ампера обычно используют правило «Левой руки» : если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы Ампера, действующей на проводник (см. рисунок).
Если угол α между направлениями вектора магнитной индукции и тока в проводнике отличен от 90°, то для определения направления силы Ампера надо взять составляющую магнитного поля, которая перпендикулярна направлению тока. Решать задачи этой темы нужно так же как и в динамике или статике, т.е. расписав силы по осям координат или складывая силы по правилам сложения векторов.
Момент сил, действующих на рамку с током
Пусть рамка с током находится в магнитном поле, причём плоскость рамки перпендикулярна полю. Силы Ампера будут сжимать рамку, а их равнодействующая будет равна нулю. Если поменять направление тока, то силы Ампера поменяют своё направление, и рамка будет не сжиматься, а растягиваться. Если линии магнитной индукции лежат в плоскости рамки, то возникает вращательный момент сил Ампера. Вращательный момент сил Ампера равен:
где: S — площадь рамки, α — угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции (нормаль — вектор, перпендикулярный плоскости рамки), N – количество витков, B – индукция магнитного поля, I – сила тока в рамке.
Сила Лоренца
Сила Ампера, действующая на отрезок проводника длиной Δl с силой тока I , находящийся в магнитном поле B может быть выражена через силы, действующие на отдельные носители заряда. Эти силы называют силами Лоренца . Сила Лоренца, действующая на частицу с зарядом q в магнитном поле B , двигающуюся со скоростью v , вычисляется по следующей формуле:
Угол α в этом выражении равен углу между скоростью и вектором магнитной индукции. Направление силы Лоренца, действующей на положительно заряженную частицу, так же, как и направление силы Ампера, может быть найдено по правилу левой руки или по правилу буравчика (как и сила Ампера). Вектор магнитной индукции нужно мысленно воткнуть в ладонь левой руки, четыре сомкнутых пальца направить по скорости движения заряженной частицы, а отогнутый большой палец покажет направление силы Лоренца. Если частица имеет отрицательный заряд, то направление силы Лоренца, найденное по правилу левой руки, надо будет заменить на противоположное.
Сила Лоренца направлена перпендикулярно векторам скорости и индукции магнитного поля. При движении заряженной частицы в магнитном поле сила Лоренца работы не совершает . Поэтому модуль вектора скорости при движении частицы не изменяется. Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца, а ее скорость лежит в плоскости, перпендикулярной вектору индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по окружности, радиус которой можно вычислить по следующей формуле:
Сила Лоренца в этом случае играет роль центростремительной силы. Период обращения частицы в однородном магнитном поле равен:
Последнее выражение показывает, что для заряженных частиц заданной массы m период обращения (а значит и частота, и угловая скорость) не зависит от скорости (следовательно, и от кинетической энергии) и радиуса траектории R .
Теория о магнитном поле
Если по двум параллельным проводам идёт ток в одном направлении, то они притягиваются; если в противоположных направлениях, то отталкиваются. Закономерности этого явления были экспериментально установлены Ампером. Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями: магнитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток и наоборот. Опыты показали, что модуль силы, действующей на отрезок длиной Δl каждого из проводников, прямо пропорционален силам тока I 1 и I 2 в проводниках, длине отрезка Δl и обратно пропорционален расстоянию R между ними:
где: μ 0 – постоянная величина, которую называют магнитной постоянной . Введение магнитной постоянной в СИ упрощает запись ряда формул. Ее численное значение равно:
μ 0 = 4π ·10 –7 H/A 2 ≈ 1,26·10 –6 H/A 2 .
Сравнивая приведенное только что выражение для силы взаимодействия двух проводников с током и выражение для силы Ампера нетрудно получить выражение для индукции магнитного поля создаваемого каждым из прямолинейных проводников с током на расстоянии R от него:
где: μ – магнитная проницаемость вещества (об этом чуть ниже). Если ток протекает по круговому витку, то в центре витка индукция магнитного поля определяется по формуле:
Силовыми линиями магнитного поля называют линии, по касательным к которым располагаются магнитные стрелки. Магнитной стрелкой называют длинный и тонкий магнит, его полюса точечны. Подвешенная на нити магнитная стрелка всегда поворачивается в одну сторону. При этом один её конец направлен в сторону севера, второй — на юг. Отсюда название полюсов: северный (N ) и южный (S ). Магниты всегда имеют два полюса: северный (обозначается синим цветом или буквой N ) и южный (красным цветом или буквой S ). Магниты взаимодействуют так же, как и заряды: одноименные полюса отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Невозможно получить магнит с одним полюсом. Даже если магнит разломать, то у каждой части будет по два разных полюса.
Вектор магнитной индукции
Вектор магнитной индукции — векторная физическая величина, являющаяся характеристикой магнитного поля, численно равная силе, действующей на элемент тока в 1 А и длиной 1 м, если направление силовой линии перпендикулярно проводнику. Обозначается В , единица измерения — 1 Тесла. 1 Тл — очень большая величина, поэтому в реальных магнитных полях магнитную индукцию измеряют в мТл.
Вектор магнитной индукции направлен по касательной к силовым линиям, т.е. совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки, помещённой в данное магнитное поле. Направление вектора магнитной индукции не совпадает с направлением силы, действующей на проводник, поэтому силовые линии магнитного поля, строго говоря, силовыми не являются.
Силовая линия магнитного поля постоянных магнитов направлена по отношению к самим магнитам так, как показано на рисунке:
В случае магнитного поля электрического тока для определения направления силовых линий используют правило «Правой руки» : если взять проводник в правую руку так, чтобы большой палец был направлен по току, то четыре пальца, обхватывающие проводник, показывают направление силовых линий вокруг проводника:
В случае прямого тока линии магнитной индукции — окружности, плоскости которых перпендикулярны току. Вектора магнитной индукции направлены по касательной к окружности.
Соленоид — намотанный на цилиндрическую поверхность проводник, по которому течёт электрический ток I подобно полю прямого постоянного магнита. Внутри соленоида длиной l и количеством витков N создается однородное магнитное поле с индукцией (его направление также определяется правилом правой руки):
Линии магнитного поля имеют вид замкнутых линий — это общее свойство всех магнитных линий. Такое поле называют вихревым. В случае постоянных магнитов линии не оканчиваются на поверхности, а проникают внутрь магнита и замыкаются внутри. Это различие электрического и магнитного полей объясняется тем, что, в отличие от электрических, магнитных зарядов не существует.
Магнитные свойства вещества
Все вещества обладают магнитными свойствами. Магнитные свойства вещества характеризуются относительной магнитной проницаемостью μ , для которой верно следующее:
Данная формула выражает соответствие вектора магнитной индукции поля в вакууме и в данной среде. В отличие от электрического, при магнитном взаимодействии в среде можно наблюдать и усиление, и ослабление взаимодействия по сравнению с вакуумом, у которого магнитная проницаемость μ = 1. У диамагнетиков магнитная проницаемость μ немного меньше единицы. Примеры: вода, азот, серебро, медь, золото. Эти вещества несколько ослабляют магнитное поле. Парамагнетики — кислород, платина, магний — несколько усиливают поле, имея μ немного больше единицы. У ферромагнетиков — железо, никель, кобальт — μ >> 1. Например, у железа μ ≈ 25000.
Магнитный поток. Электромагнитная индукция
Явление электромагнитной индукции было открыто выдающимся английским физиком М.Фарадеем в 1831 году. Оно заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур. Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину:
где: B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором магнитной индукции B и нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура, S – площадь контура, N – количество витком в контуре. Единица магнитного потока в системе СИ называется Вебером (Вб).
Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции ε инд, равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:
Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум возможным причинам.
- Магнитный поток изменяется вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле. Возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.
- Вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, – изменение во времени магнитного поля при неподвижном контуре.
При решении задач важно сразу определить за счет чего меняется магнитный поток. Возможно три варианта:
- Меняется магнитное поле.
- Меняется площадь контура.
- Меняется ориентация рамки относительно поля.
При этом при решении задач обычно считают ЭДС по модулю. Обратим внимание также внимание на один частный случай, в котором происходит явление электромагнитной индукции. Итак, максимальное значение ЭДС индукции в контуре состоящем из N витков, площадью S , вращающемся с угловой скоростью ω в магнитном поле с индукцией В :
Движение проводника в магнитном поле
При движении проводника длиной l в магнитном поле B со скоростью v на его концах возникает разность потенциалов, вызванная действием силы Лоренца на свободные электроны в проводнике. Эту разность потенциалов (строго говоря, ЭДС) находят по формуле:
где: α — угол, который измеряется между направлением скорости и вектора магнитной индукции. В неподвижных частях контура ЭДС не возникает.
Если стержень длиной L вращается в магнитном поле В вокруг одного из своих концов с угловой скоростью ω , то на его концах возникнет разность потенциалов (ЭДС), которую можно рассчитать по формуле:
Индуктивность. Самоиндукция. Энергия магнитного поля
Самоиндукция является важным частным случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции, создается током в самом контуре. Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре. Собственный магнитный поток Φ , пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I :
Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. Единица индуктивности в СИ называется Генри (Гн).
Запомните: индуктивность контура не зависит ни от магнитного потока, ни от силы тока в нем, а определяется только формой и размерами контура, а также свойствами окружающей среды. Поэтому при изменении силы тока в контуре индуктивность остается неизменной. Индуктивность катушки можно рассчитать по формуле:
где: n — концентрация витков на единицу длины катушки:
ЭДС самоиндукции , возникающая в катушке с постоянным значением индуктивности, согласно формуле Фарадея равна:
Итак ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в ней.
Магнитное поле обладает энергией. Подобно тому, как в заряженном конденсаторе имеется запас электрической энергии, в катушке, по виткам которой протекает ток, имеется запас магнитной энергии. Энергия W м магнитного поля катушки с индуктивностью L , создаваемого током I , может быть рассчитана по одной из формул (они следуют друг из друга с учётом формулы Φ = LI ):
Соотнеся формулу для энергии магнитного поля катушки с её геометрическими размерами можно получить формулу для объемной плотности энергии магнитного поля (или энергии единицы объёма):
Правило Ленца
Инерция – явление, происходящее и в механике (при разгоне автомобиля мы отклоняемся назад, противодействуя увеличению скорости, а при торможении отклоняемся вперёд, противодействуя уменьшению скорости), и в молекулярной физике (при нагревании жидкости увеличивается скорость испарения, самые быстрые молекулы покидают жидкость, уменьшая скорость нагревания) и так далее. В электромагнетизме инерция проявляется в противодействии изменению магнитного потока, пронизывающего контур. Если магнитный поток нарастает, то возникающий в контуре индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать нарастанию магнитного потока, а если магнитный поток убывает, то возникающий в контуре индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать убыванию магнитного потока.
На этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.
Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того на что Вы способны.
Нашли ошибку?
Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на почту. Написать об ошибке можно также в социальной сети (). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.
В проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током . За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов, хотя в большинстве случае движутся электроны – отрицательно заряженные частицы.
Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q , переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t , к этому интервалу времени:
Если ток не постоянный, то для нахождения количества прошедшего через проводник заряда рассчитывают площадь фигуры под графиком зависимости силы тока от времени.
Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным . Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно. В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А]. 1 А = 1 Кл/с.
Находится как отношение всего заряда ко всему времени (т.е. по тому же принципу, что и средняя скорость или любая другая средняя величина в физике):
Если же ток равномерно меняется с течением времени от значения I 1 до значения I 2 , то можно значение среднего тока можно найти как среднеарифметическое крайних значений:
Плотность тока – сила тока, приходящаяся на единицу поперечного сечения проводника, рассчитывается по формуле:
При прохождении тока по проводнику ток испытывает сопротивление со стороны проводника. Причина сопротивления – взаимодействие зарядов с атомами вещества проводника и между собой. Единица измерения сопротивления 1 Ом. Сопротивление проводника R определяется по формуле:
где: l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление материала проводника (будьте внимательны и не перепутайте последнюю величину с плотностью вещества), которое характеризует способность материала проводника противодействовать прохождению тока. То есть это такая же характеристика вещества, как и многие другие: удельная теплоемкость, плотность, температура плавления и т.д. Единица измерения удельного сопротивления 1 Ом·м. Удельное сопротивление вещества – табличная величина.
Сопротивление проводника зависит и от его температуры:
где: R 0 – сопротивление проводника при 0°С, t – температура, выраженная в градусах Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления. Он равен относительному изменению сопротивления, при увеличении температуры на 1°С. Для металлов он всегда больше нуля, для электролитов наоборот, всегда меньше нуля.
Диод в цепи постоянного тока
Диод – это нелинейный элемент цепи, сопротивление которого зависит от направления протекания тока. Обозначается диод следующим образом:
Стрелка в схематическом обозначении диода показывает, в каком направлении он пропускает ток. В этом случае его сопротивление равно нулю, и диод можно заменить просто на проводник с нулевым сопротивлением. Если ток течет через диод в противоположном направлении, то диод обладает бесконечно большим сопротивлением, то есть не пропускает ток совсем, и является разрывом в цепи. Тогда участок цепи с диодом можно просто вычеркнуть, так как ток по нему не идет.
Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников
Немецкий физик Г.Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I , текущего по однородному металлическому проводнику (то есть проводнику, в котором не действуют сторонние силы) сопротивлением R , пропорциональна напряжению U на концах проводника:
Величину R принято называть электрическим сопротивлением . Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором . Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи : сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными . Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.
Проводники в электрических цепях можно соединять двумя способами: последовательно и параллельно . У каждого способа есть свои закономерности.
1. Закономерности последовательного соединения:
Формула для общего сопротивления последовательно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь последовательно включено n одинаковых сопротивлений R , то общее сопротивление R 0 находится по формуле:
2. Закономерности параллельного соединения:
Формула для общего сопротивления параллельно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь параллельно включено n одинаковых сопротивлений R , то общее сопротивление R 0 находится по формуле:
Электроизмерительные приборы
Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры .
Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R B . Для того чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен.
Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением R A . В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи.
ЭДС. Закон Ома для полной цепи
Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической замкнутой цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока . Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами .
Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.
При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу. Физическая величина, равная отношению работы A ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС) :
Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).
Закон Ома для полной (замкнутой) цепи: сила тока в замкнутой цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на общее (внутреннее + внешнее) сопротивление цепи:
Сопротивление r – внутреннее (собственное) сопротивление источника тока (зависит от внутреннего строения источника). Сопротивление R – сопротивление нагрузки (внешнее сопротивление цепи).
Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника ):
Важно понять и запомнить: ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока не меняются, при подключении разных нагрузок.
Если сопротивление нагрузки равно нулю (источник замыкается сам на себя) или много меньше сопротивления источника, то тогда в цепи потечет ток короткого замыкания :
Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r . У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик, и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.
Несколько источников ЭДС в цепи
Если в цепи присутствует несколько ЭДС подключенных последовательно , то:
1. При правильном (положительный полюс одного источника присоединяется к отрицательному другого) подключении источников общее ЭДС всех источников и их внутреннее сопротивление может быть найдено по формулам:
Например, такое подключение источников осуществляется в пультах дистанционного управления, фотоаппаратах и других бытовых приборах, работающих от нескольких батареек.
2. При неправильном (источники соединяются одинаковыми полюсами) подключении источников их общее ЭДС и сопротивление рассчитывается по формулам:
В обоих случаях общее сопротивление источников увеличивается.
При параллельном подключении имеет смысл соединять источники только c одинаковой ЭДС, иначе источники будут разряжаться друг на друга. Таким образом суммарное ЭДС будет таким же, как и ЭДС каждого источника, то есть при параллельном соединении мы не получим батарею с большим ЭДС. При этом уменьшается внутреннее сопротивление батареи источников, что позволяет получать большую силу тока и мощность в цепи:
В этом и состоит смысл параллельного соединения источников. В любом случае при решении задач сначала надо найти суммарную ЭДС и полное внутреннее сопротивление получившегося источника, а затем записать закон Ома для полной цепи.
Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца
Работа A электрического тока I , протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R , преобразуется в теплоту Q , выделяющееся на проводнике. Эту работу можно рассчитать по одной из формул (с учетом закона Ома все они следуют друг из друга):
Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца . Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt , за которое эта работа была совершена, поэтому она может быть рассчитана по следующим формулам:
Работа электрического тока в СИ, как обычно, выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).
Энергобаланс замкнутой цепи
Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R . В этом случае полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:
Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:
Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R 1 и R 2 на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:
Мощность потерь или мощность внутри источника тока:
Полная мощность, развиваемая источником тока:
КПД источника тока:
Электролиз
Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.
Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением вещества на электродах. Это явление получило название электролиза .
Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду ), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду ). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией .
Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе. Итак, масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q , прошедшему через электролит:
Величину k называют электрохимическим эквивалентом . Он может быть рассчитан по формуле:
где: n – валентность вещества, N A – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:
Электрический ток в газах и в вакууме
Электрический ток в газах
В обычных условиях газы не проводят электрический ток. Это объясняется электрической нейтральностью молекул газов и, следовательно, отсутствием носителей электрических зарядов. Для того чтобы газ стал проводником, от молекул необходимо оторвать один или несколько электронов. Тогда появятся свободные носителя зарядов — электроны и положительные ионы. Этот процесс называется ионизацией газов .
Ионизировать молекулы газа можно внешним воздействием — ионизатором . Ионизаторами может быть: поток света, рентгеновские лучи, поток электронов или α -частиц. Молекулы газа также ионизируются при высокой температуре. Ионизация приводит к возникновению в газах свободных носителей зарядов — электронов, положительных ионов, отрицательных ионов (электрон, объединившийся с нейтральной молекулой).
Если создать в пространстве, занятом ионизированным газом, электрическое поле, то носители электрических зарядов придут в упорядоченное движение – так возникает электрический ток в газах. Если ионизатор перестает действовать, то газ снова становится нейтральным, так как в нем происходит рекомбинация – образование нейтральных атомов ионами и электронами.
Электрический ток в вакууме
Вакуумом называется такая степень разрежения газа, при котором можно пренебречь соударением между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега превышает линейные размеры сосуда, в котором газ находится.
Электрическим током в вакууме называют проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вакуума. Молекул газа при этом столь мало, что процессы их ионизации не могут обеспечить такого числа электронов и ионов, которые необходимы для ионизации. Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме может быть обеспечена лишь с помощью заряженных частиц, возникших за счет эмиссионных явлений на электродах.
Как успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике?
Для того чтобы успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике, среди прочего, необходимо выполнить три важнейших условия:
- Изучить все темы и выполнить все тесты и задания приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.
- Выучить все формулы и законы в физике, и формулы и методы в математике . На самом деле, выполнить это тоже очень просто, необходимых формул по физике всего около 200 штук, а по математике даже чуть меньше. В каждом из этих предметов есть около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые тоже вполне можно выучить, и таким образом, совершенно на автомате и без затруднений решить в нужный момент большую часть ЦТ. После этого Вам останется подумать только над самыми сложными задачами.
- Посетить все три этапа репетиционного тестирования по физике и математике. Каждый РТ можно посещать по два раза, чтобы прорешать оба варианта. Опять же на ЦТ, кроме умения быстро и качественно решать задачи, и знания формул и методов необходимо также уметь правильно спланировать время, распределить силы, а главное правильно заполнить бланк ответов, не перепутав ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию. Также в ходе РТ важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в задачах, который на ЦТ может показаться неподготовленному человеку очень непривычным.
Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того на что Вы способны.
Нашли ошибку?
Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на почту. Написать об ошибке можно также в социальной сети (). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.
+50 формул по физике за 7-11 класс с пояснением
Основные формулы по физике: кинематика, динамика, статика
Нужна помощь в написании работы?
Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Подробнее
Итак, как говорится, от элементарного к сложному. Начнём с кинетических формул:
Также давайте вспомним движение по кругу:
Медленно, но уверенно мы перешли более сложной теме – к динамике:
Уже после динамики можно перейти к статике, то есть к условиям равновесия тел относительно оси вращения:
После статики можно рассмотреть и гидростатику:
Куда же без темы “Работа, энергия и мощность”. Именно по ней даются много интересных, но сложных задач. Поэтому без формул здесь не обойтись:
Основные формулы термодинамики и молекулярной физики
Последняя тема в механике – это “Колебания и волны”:
Теперь можно смело переходить к молекулярной физике:
Плавно переходим в категорию, которая изучает общие свойства макроскопических систем. Это термодинамика:
Основные формулы электричества
Для многих студентов тема про электричество сложнее, чем про термодинамика, но она не менее важна. Итак, начнём с электростатики:
Переходим к постоянному электрическому току:
Далее добавляем формулы по теме: “Магнитное поле электрического тока”
Электромагнитная индукция тоже важная тема для знания и понимания физики. Конечно, формулы по этой теме необходимы:
Ну и, конечно, куда же без электромагнитных колебаний:
Основные формулы оптической физики
Переходим к следующему разделу по физике – оптика. Здесь даны 8 основных формул, которые необходимо знать. Будьте уверены, задачи по оптике – частое явление:
Основные формулы элементов теории относительности
И последнее, что нужно знать перед экзаменом. Задачи по этой теме попадаются реже, чем предыдущие, но бывают:
Основные формулы световых квантов
Этими формулами приходится часто пользоваться в силу того, что на тему “Световые кванты” попадается немало задач. Итак, рассмотрим их:
На этом можно заканчивать. Конечно, по физике есть ещё огромное количество формул, но они вам не столь не нужны.
Это были основные формулы физики
В статье мы подготовили 50 формул, которые понадобятся на экзамене в 99 случая из 100.
Совет: распечатайте все формулы и возьмите их с собой. Во время печати, вы так или иначе будете смотреть на формулы, запоминая их. К тому же, с основными формулами по физике в кармане, вы будете чувствовать себя на экзамене намного увереннее, чем без них.
Надеемся, что подборка формул вам понравилась!
P.S. Хватило ли вам 50 формул по физике, или статью нужно дополнить? Пишите в комментариях.
все самые важные по разделам, обозначение и пояснение
Как подготовится к экзаменам по физике
Чтобы эффективно выучить предмет, недостаточно зазубрить правила, формулы и обозначения величин. Главное — понимать, как устроены законы, принципы, а также иметь хорошую математическую основу. Схема подготовки к экзамену по этому предмету ничем не отличается от других:
- выберите раздел;
- прочитайте и изучите его;
- уделите особое внимание понятиям, принципам и постулатам;
- выучите формулы, а также разберитесь во взаимосвязях между величинами;
- закрепите теорию решением задач и тестов.
Разделы, которые будут на экзамене
Механика. Изучает движение тел и взаимодействия между ними. Включает в себя динамику, кинематику, статику, а также законы сохранения. Это большой, но относительно легкий блок.
Молекулярная физика. Это раздел, посвященный термодинамике и молекулярно-кинетической теории (МКТ).
Квантовая физика и составные части астрофизики. В этом блоке рассматривается атом и атомное ядро, корпускулярно-волновой дуализм, астрофизика. Это далеко не самая простая для изучения часть, потому стоит уделить ей достаточно времени.
Электродинамика и специальная теория относительности (СТО). В данном блоке изучается оптика, основы СТО, работа электрического и магнитного поля, постоянный ток, электромагнитная индукция, колебания, волны.
Основные формулы по физике
Для успешной сдачи ЕГЭ по физике требуется знание не только теории, но и умение решать задачи из всех ее разделов. А количество необходимых для этого формул немаленькое. Мы подготовили разделенную по темам «напоминалку» с пояснениями, в которой находятся основные формулы.
Кинематика
Динамика
Статика
Гидростатика
Работа, энергия, мощность
Колебания и волны
Молекулярная физика
Термодинамика
Электростатика
Постоянный электрический ток
Магнитное поле электрического тока
Электромагнитная индукция
Электромагнитные колебания
Оптика
Элементы теории относительности
Световые кванты
Значения постоянных величин
В случае возникновения трудностей, смело обращайтесь к команде профессионалов Феникс.Хелп, которая поможет с любой учебной проблемой.
Электроэнергия и электроэнергия
Можете ли вы представить мир без электричества? В нашем современном обществе электричество используется каждый день. Домашние электроприборы передают энергию от основного источника для обогрева или освещения наших домов и улиц. Он нужен нам для питания наших устройств, таких как лампы и телевизоры, транспортного и медицинского оборудования.
Электрическая энергия и электрическая мощность — два основных термина, связанных с практическим электричеством. Так в чем же разница и как они работают? Читай дальше что бы узнать!
Электроэнергия
Электроэнергия, P, определяется как скорость выполненной работы, Вт, , в электрической системе с течением времени, т .Он измеряется в ваттах (Вт) или иногда также описывается как джоуль в секунду (Дж / с). Это соотношение можно описать следующей формулой:
- Формула: Мощность (Вт) = Выполненная работа (Дж) / Время (с)
- Упрощенная формула: P = Вт / т
Мы также можем используйте принципы закона Ома, чтобы получить формулу для электрической мощности:
- Формула: Мощность (Вт) = Напряжение (В) x Ток (А)
- Упрощенная формула: P = VI
- Полученные формулы: P = VI = I 2 R = V 2 / R
Электрическая энергия
В электрической цепи электрическая энергия определяется как общая выполненная работа.Единица измерения электрической энергии в системе СИ — Джоуль (Дж). Это произведение мощности, умноженное на время, в течение которого она была потреблена. Следовательно, формула:
- Формула: Энергия (Дж) = Мощность (Вт) x Время (с)
- Упрощенная формула: E = Pt
- Производные формулы: E = Pt = VIt = I 2 Rt = V 2 t / R
Тепловой эффект электричества
Электрическая энергия может быть преобразована в другие формы энергии с помощью различных электроприборов.Когда электрический ток проходит через проводник, генерируется тепловая энергия, это называется эффектом нагрева. Некоторыми примерами применения теплового эффекта в наших домах являются электрические чайники, электрические утюги и водонагреватели.
Небезопасное использование электричества может вызвать опасности, такие как пожары и удары током, которые могут быть опасными. Это может произойти при коротком замыкании.
Детали внутри вилки
Вилка источников питания в наших домах имеет три провода — под напряжением, нейтраль и заземление, а также предохранитель.Провода коричневого, синего и зеленого цвета соответственно. Эти провода предназначены для следующих целей:
- Провод под напряжением : для передачи тока от источника питания к прибору. В предметах домашнего обихода переключатели устанавливаются на токоведущий провод, так что при его открытии прибор отключается от высокого напряжения. Это предохраняет пользователя от поражения электрическим током, если он случайно прикоснется к нему. В токоведущем проводе также должен быть установлен предохранитель.
- Нейтральный провод: Для замыкания цепи путем передачи тока от прибора обратно к генератору.
- Заземляющий провод: Для предотвращения поражения людей электрическим током за счет обеспечения альтернативного пути прохождения тока при утечке тока. Он не проводит электричество.
Предохранитель предназначен для защиты приборов от повреждений, вызванных сильным электрическим током. Внутри предохранителя есть короткий провод, который плавится, если сила тока превышает номинал предохранителя. И заземляющий провод, и предохранитель являются элементами безопасности, защищающими пользователей от любых опасностей.
Заключение
Концепции практического электричества интересны, поскольку вы начнете замечать, что они применяются повсюду. Теперь, когда вы смотрите на свою настольную лампу или гладите одежду, вы получаете базовые знания о том, как они работают. Преподаватель физики сможет помочь вам глубже понять концепции и ответить на ваши вопросы. Если вам предстоит экзамен , обучение физике на уровне O поможет вам учиться умно и увлекательно!
Список формул физики уровня O | Мини-физика
Этот пост содержит все важные формулы, которые вам нужны для GCE O Level Physics.(Эквивалент американского диплома об окончании средней школы) Если вы не знакомы ни с одной из перечисленных здесь формул, вам следует изучить соответствующую тему. Определения см. В разделе «Все определения, необходимые для уровня O».
| Физическая величина | Базовая единица СИ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Масса (м) | Килограмм (кг) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Длина ($ l $) | Метр (м) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Время (t) | Секунды | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ток ($ \ text {I} $) | Ампер (A) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Температура (T) | Кельвин (K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Количество sub.{2} + 2 топор $ $ s = \ frac {1} {2} \ left (u + v \ right) t $
$ v_ {free \, fall} = \ sqrt {2 gh} $ Если автомобиль движется по кругу с постоянной скоростью, его скорость непостоянна! Автомобиль разгоняется! Почему? Потому что скорость — это вектор (имеет как величину, так и направление).Когда машина движется по кругу, ее направление постоянно меняется. Первый закон Ньютона: тело продолжает оставаться в состоянии покоя или равномерного движения по прямой линии до тех пор, пока на него не действует результирующая сила. Второй закон Ньютона: Ускорение объекта прямо пропорционально чистой силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе. Третий закон Ньютона: для каждого силового объекта A действует на объект B, объект B будет оказывать равную и противоположную силу на объект A, вызывая силу реакции. $ M = Fd $, M = момент, d = перпендикулярное расстояние. от силы к оси Принцип момента: сумма момента против часовой стрелки = сумма момента по часовой стрелке. {2} $$ E_ {g} = mgh $, g = 9.{-2} $Сохранение энергии: начальная энергия = конечная энергия $ PV \ propto T $ $ P_ {1} V_ {1} = P_ {2} V_ {2} $$ E = m c \ Delta T $ $ E_ {fusion} = m L_ {fusion} $$ E_ {vap.} = M L_ {vap.} $Температуру можно измерить следующими методами:
Почему во время плавления поддерживается постоянная температура?
Почему, когда термометр помещается в горячую воду, сначала сначала падает, а затем увеличивается?
Хороший радиатор тепла
$ v = f \ лямбда $$ f = \ frac {1} {T} $Закон отражения: $ \ theta_ {i} = \ theta_ {r} $ Закон Снеллиуса: $ n_ {1} \ sin {\ theta_ {1}} = n_ {2} \ sin {\ theta_ {2}} $ Показатель преломления: $ n = \ frac {c} {v} $ От более плотной к менее плотной среде: луч света отклоняется от нормального От менее плотной до более плотной среды: отклоняется в сторону нормального $$ 1 Критический угол: $ \ sin {\ theta_ {c}} = \ frac {n_ {2}} {n_ {1}} $, $ n_ {2} $ меньше, чем $ n_ {1} $ Увеличение: $ M = \ frac {h_ {i}} {h_ {o}} = \ frac {d_ {i}} {d_ {o}} $ Примечание: Когда водная волна перемещается с глубины на мелководье, Факторы, влияющие на скорость звука Характеристики изображения, сформированного на плоском зеркале Перейдите на следующую страницу, чтобы увидеть другие уравнения Это
На странице есть все необходимые вам формулы физики.В первом разделе у нас есть СИ
единицы. В следующем разделе мы рассмотрим уравнения механики и уравнения электричества. Эти
Уравнения физики описывают взаимосвязь между скоростью, ускорением и
силы и т. д. Как только мы поймем основную физику, уравнения могут служить в качестве мысленных
структуры, которые мы можем использовать, чтобы понять и предсказать исход физического явления.
Конечно, эти уравнения также будут неоценимы, когда дело доходит до расчета
неизвестные значения из известных. Физика
это наука, которая в значительной степени полагается на математические навыки. Основным из них является алгебра, поскольку вам нужно иметь возможность заменять и переставлять уравнение Примечание: Все эти физические формулы требуют использования единиц СИ $$ v = \ frac {\ Delta d} {\ Delta t} $$ $$ velocity = \ frac {\ text {изменение смещения}} {\ text {изменение во времени}} $$ $$ a = \ frac {\ Delta v} {\ Delta t} $$ $$ ускорение = \ frac {\ text {изменение скорости}} {\ text {изменение во времени}} $$ $$ Сила = масса \ раз ускорение $$ $$ Работа = Сила \ умноженное на расстояние $$ $$ Мощность = \ frac {Работа} {время} $$ $$ крутящий момент = Сила \ умноженное на расстояние $$ $$ Force = — \ text {постоянная эластичности} \ times extension $$ $$ a_c = \ frac {v ^ 2} {r} $$ $$ \ text {центростремительное ускорение} = \ frac {скорость ^ 2} {радиус} $$ $$ F_c = \ frac {mv ^ 2} {r} $$ $$ \ text {центростремительная сила} = \ frac {масса \ умноженная на скорость ^ 2} {радиус} $$ $$ C = 2 \ pi r $$ $$ Окружность = 2 \ пи \ умножить на радиус $$ $$ импульс = масса \ умноженная на скорость $$ $$ \ Delta p = F \ Delta t $$ $$ \ text {изменение импульса} = Сила \ раз \ text {изменение во времени} $$ $$ E_p = \ frac {1} {2} kx ^ 2 $$ $$ \ text {Упругая потенциальная энергия} = \ frac {1} {2} \ text {постоянная упругости} \ times extension ^ 2 $$ $$ E_k = \ frac {1} {2} mv ^ 2 $$ $$ \ text {Кинетическая энергия} = \ frac {1} {2} масса \ умноженная на скорость ^ 2 $$ $$ \ Delta E_p = мг \ Delta ч $$ $$ \ text {гравитационная потенциальная энергия} = масса \ times \ text {ускорение свободного падения} \ times \ text {изменение высоты} $$ Ep означает энергетический потенциал, который представляет собой запасенную энергию.2 + 2ad $$ $$ d = (\ frac {v_f + v_f} {2}) t $$ $$ Напряжение = ток \ умноженное на сопротивление $$ $$ P = I V $$ $$ P = \ frac {\ Delta E} {t} $$ $$ Мощность = Ток \ раз Напряжение $$ $$ Power = \ frac {Изменение энергии} {время} $$ $$ R_T = R_1 + R_2 + R_3 + … $$ Общее сопротивление резистора, включенного параллельно, равно сумме обратных сопротивлений резисторов. $$ \ frac {1} {R_T} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} +… $$ Суммарное сопротивление последовательно включенных резисторов — сумма всех резисторов, включенных последовательно. $$ \ text {Напряженность электрического поля} = \ frac {\ text {Разница потенциалов (напряжение)}} {расстояние} $$ $$ \ text {Электрическая сила} = \ text {Напряженность электрического поля} \ times charge $$ $$ Current = \ frac {charge} {timt} $$ $$ V = \ frac {\ Delta E} {Q} $$ $$ V = \ frac {изменение энергии} {Charge} $$ $$ \ Delta E = qEd $$ $$ \ text {Изменение энергии} = заряд \ раз \ text {напряженность электрического поля} \ раз расстояние $$ Помните: Мы можем переставить физические формулы, применяя простую алгебру, чтобы гарантировать, что все символы в правой части уравнения известны. $$ F = ma $$ Нам нужно переставить уравнение так, чтобы a было слева, а F — справа. $$ a = \ frac {m} {F} $$ Теперь мы можем вставить m и F, чтобы получить a. Пока есть только одно неизвестное, мы можем легко изменить уравнения, чтобы дать нам ответ. Вернитесь из «Физических формул» на ГЛАВНУЮ. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
