Формули по физика за изпита. Електродинамика, формули Трептения и вълни

Определение 1

Електродинамиката е огромна и важна област от физиката, която изучава класическите, неквантови свойства на електромагнитното поле и движението на положително заредени магнитни заряди, взаимодействащи един с друг чрез това поле.

Фигура 1. Накратко за електродинамиката. Author24 - онлайн обмен на студентски работи

Електродинамиката е представена от широк спектър от различни постановки на проблеми и техните компетентни решения, приблизителни методи и специални случаи, които са обединени в едно цяло от общи начални закони и уравнения. Последните, съставляващи по-голямата част от класическата електродинамика, са представени подробно във формулите на Максуел. В момента учените продължават да изучават принципите на това поле във физиката, скелета на връзката му с други научни области.

Законът на Кулон в електродинамиката се означава по следния начин: $F= \frac (kq1q2) (r2)$, където $k= \frac (9 \cdot 10 (H \cdot m)) (Kl)$. Уравнението за напрегнатост на електрическото поле се записва по следния начин: $E= \frac (F)(q)$, а потокът на вектора на индукция на магнитното поле е $∆Ф=В∆S \cos (a)$.

В електродинамиката на първо място се изучават свободни заряди и системи от заряди, които допринасят за активирането на непрекъснат енергиен спектър. Класическото описание на електромагнитното взаимодействие се благоприятства от факта, че то е ефективно дори в нискоенергийната граница, когато енергийният потенциал на частиците и фотоните е малък в сравнение с енергията на покой на електрона.

В такива ситуации често няма анихилация на заредени частици, тъй като има само постепенна промяна в състоянието на тяхното нестабилно движение в резултат на обмена на голям брой нискоенергийни фотони.

Забележка 1

Въпреки това, дори при високи енергии на частиците в среда, въпреки значителната роля на флуктуациите, електродинамиката може успешно да се използва за цялостно описание на средностатистически, макроскопични характеристики и процеси.

Основни уравнения на електродинамиката

Основните формули, които описват поведението на електромагнитното поле и прякото му взаимодействие със заредени тела, са уравненията на Максуел, които определят вероятните действия на свободно електромагнитно поле в среда и вакуум, както и общото генериране на поле от източници.

Сред тези позиции във физиката е възможно да се разграничат:

теоремата на Гаус за електрическото поле - предназначена да определи генерирането на електростатично поле от положителни заряди;
хипотезата за затворените силови линии - насърчава взаимодействието на процесите в самото магнитно поле;
Законът на Фарадей за индукция - установява генерирането на електрически и магнитни полета от променливи свойства на околната среда.

Като цяло, теоремата на Ампер-Максуел е уникална идея за циркулацията на линии в магнитно поле с постепенно добавяне на токове на изместване, въведена от самия Максуел, определя точно трансформацията на магнитно поле чрез движещи се заряди и променливото действие на електрическо поле.

Заряд и сила в електродинамиката

В електродинамиката взаимодействието на силата и заряда на електромагнитното поле произтича от следната съвместна дефиниция на електрическия заряд $q$, енергията $E$ и магнитните $B$ полета, които са одобрени като основен физичен закон, основан на цял набор от експериментални данни. Формулата за силата на Лоренц (в рамките на идеализацията на точков заряд, движещ се с определена скорост) се записва с промяната на скоростта $v$.

Проводниците често съдържат огромно количество заряди, следователно тези заряди са доста добре компенсирани: броят на положителните и отрицателните заряди винаги е равен един на друг. Следователно общата електрическа сила, която постоянно действа върху проводника, също е равна на нула. Магнитните сили, които действат върху отделните заряди в проводника, в резултат на това не се компенсират, тъй като при наличие на ток скоростите на зарядите винаги са различни. Уравнението на действие на проводник с ток в магнитно поле може да бъде написано по следния начин: $G = |v ⃗ |s \cos(a) $

Ако изследваме не течност, а пълноценен и стабилен поток от заредени частици като ток, тогава целият енергиен потенциал, преминаващ линейно през областта в $1s$, ще бъде силата на тока, равна на: $I = ρ| \vec (v) |s \cos(a) $, където $ρ$ е плътността на заряда (на единица обем в общия поток).

Забележка 2

Ако магнитните и електрическите полета систематично се променят от точка на точка на определено място, тогава в изразите и формулите за частични потоци, както в случая на течност, средните стойности $E ⃗ $ и $B ⃗$ на сайтът задължително се сваля.

Специално място на електродинамиката във физиката

Значителната позиция на електродинамиката в съвременната наука може да бъде потвърдена от добре известната работа на А. Айнщайн, в която са изложени подробно принципите и основите на специалната теория на относителността. Научната работа на изключителен учен се нарича "За електродинамиката на движещи се тела" и включва огромен брой важни уравнения и определения.

Като отделна област на физиката, електродинамиката се състои от следните раздели:

учението за полето на неподвижните, но електрически заредени физически тела и частици;
учението за свойствата на електрическия ток;
учението за взаимодействието на магнитното поле и електромагнитната индукция;
учението за електромагнитните вълни и трептения.

Всички горни раздели са обединени в едно цяло от теоремата на Д. Максуел, който не само създава и представя последователна теория на електромагнитното поле, но и описва всичките му свойства, доказвайки реалното му съществуване. Работата на този конкретен учен показа на научния свят, че известните по това време електрически и магнитни полета са само проява на едно електромагнитно поле, което функционира в различни референтни системи.

Съществена част от физиката е посветена на изучаването на електродинамиката и електромагнитните явления. Тази област до голяма степен претендира за статут на отделна наука, тъй като не само изследва всички модели на електромагнитни взаимодействия, но и ги описва подробно с помощта на математически формули. Задълбочените и дългосрочни изследвания на електродинамиката откриха нови пътища за използване на електромагнитните явления на практика в полза на цялото човечество.

Шпаргалка с формули по физика за изпита

И не само (може да са необходими 7, 8, 9, 10 и 11 класове). За начало картина, която може да бъде отпечатана в компактна форма.

Читъл лист с формули по физика за Единния държавен изпит и не само (7, 8, 9, 10 и 11 клас може да се нуждае от него).

и не само (може да са необходими 7, 8, 9, 10 и 11 класове).

И след това файла на Word, който съдържа всички формули за отпечатването им, които са в долната част на статията.

Механика

Налягане P=F/S
Плътност ρ=m/V
Налягане на дълбочина на течността P=ρ∙g∙h
Гравитация Ft=mg
5. Архимедова сила Fa=ρ w ∙g∙Vt
Уравнение на движение за равномерно ускорено движение

X=X0 + υ 0∙t+(a∙t 2)/2 S=( υ 2 -υ 0 2) /2а S=( υ +υ 0) ∙t /2

Уравнение на скоростта за равномерно ускорено движение υ =υ 0 +a∙t
Ускорение a=( υ -υ 0)/т
Кръгова скорост υ =2πR/T
Центростремително ускорение a= υ 2/R
Връзка между период и честота ν=1/T=ω/2π
II закон на Нютон F=ma
Закон на Хук Fy=-kx
Закон за всемирното притегляне F=G∙M∙m/R 2
Теглото на тяло, движещо се с ускорение a P \u003d m (g + a)
Теглото на тяло, движещо се с ускорение a ↓ P \u003d m (g-a)
Сила на триене Ffr=µN
Импулс на тялото p=m υ
Силов импулс Ft=∆p
Момент M=F∙ℓ
Потенциална енергия на тяло, повдигнато над земята Ep=mgh
Потенциална енергия на еластично деформирано тяло Ep=kx 2 /2
Кинетична енергия на тялото Ek=m υ 2 /2
Работа A=F∙S∙cosα
Мощност N=A/t=F∙ υ
Ефективност η=Ap/Az
Период на трептене на математическото махало T=2π√ℓ/g
Период на трептене на пружинно махало T=2 π √m/k
Уравнението на хармоничните трептения Х=Хmax∙cos ωt
Връзка на дължината на вълната, нейната скорост и период λ= υ T

Молекулярна физика и термодинамика

Количество вещество ν=N/ Na
Моларна маса M=m/ν
ср. роднина енергия на едноатомни газови молекули Ek=3/2∙kT
Основно уравнение на MKT P=nkT=1/3nm 0 υ 2
Закон на Гей-Лусак (изобарен процес) V/T =конст
Закон на Чарлз (изохоричен процес) P/T =конст
Относителна влажност φ=P/P 0 ∙100%
Вътр. идеална енергия. едноатомен газ U=3/2∙M/µ∙RT
Газова работа A=P∙ΔV
Закон на Бойл - Мариот (изотермичен процес) PV=const
Количеството топлина по време на нагряване Q \u003d Cm (T 2 -T 1)
Количеството топлина при топене Q=λm
Количеството топлина при изпаряване Q=Lm
Количеството топлина при изгаряне на гориво Q=qm
Уравнението на състоянието на идеален газ е PV=m/M∙RT
Първи закон на термодинамиката ΔU=A+Q
Ефективност на топлинните двигатели η= (Q 1 - Q 2) / Q 1
Идеална ефективност. двигатели (цикъл на Карно) η \u003d (T 1 - T 2) / T 1

Електростатика и електродинамика - формули във физиката

Закон на Кулон F=k∙q 1 ∙q 2 /R 2
Сила на електрическото поле E=F/q
Напрежение по имейл. поле на точков заряд E=k∙q/R 2
Плътност на повърхностния заряд σ = q/S
Напрежение по имейл. полета на безкрайната равнина E=2πkσ
Диелектрична константа ε=E 0 /E
Потенциална енергия на взаимодействие. заряди W= k∙q 1 q 2 /R
Потенциал φ=W/q
Потенциал на точков заряд φ=k∙q/R
Напрежение U=A/q
За еднородно електрическо поле U=E∙d
Електрически капацитет C=q/U
Капацитет на плосък кондензатор C=S∙ ε ∙ε 0/д
Енергия на зареден кондензатор W=qU/2=q²/2С=CU²/2
Ток I=q/t
Съпротивление на проводника R=ρ∙ℓ/S
Закон на Ом за участъка на веригата I=U/R
Законите на последните съединения I 1 \u003d I 2 \u003d I, U 1 + U 2 \u003d U, R 1 + R 2 \u003d R
Паралелни закони. конн. U 1 \u003d U 2 \u003d U, I 1 + I 2 \u003d I, 1 / R 1 + 1 / R 2 \u003d 1 / R
Мощност на електрически ток P=I∙U
Закон на Джаул-Ленц Q=I 2 Rt
Закон на Ом за пълна верига I=ε/(R+r)
Ток на късо съединение (R=0) I=ε/r
Вектор на магнитна индукция B=Fmax/lℓ∙I
Амперна сила Fa=IBℓsin α
Сила на Лоренц Fл=Bqυsin α
Магнитен поток Ф=BSсos α Ф=LI
Закон за електромагнитната индукция Ei=ΔФ/Δt
ЕМП на индукция в движещ се проводник Ei=Вℓ υ sinα
ЕМП на самоиндукция Esi=-L∙ΔI/Δt
Енергията на магнитното поле на намотката Wm \u003d LI 2 / 2
Брой периоди на трептене. контур T=2π ∙√LC
Индуктивно съпротивление X L =ωL=2πLν
Капацитет Xc=1/ωC
Текущата стойност на текущия Id \u003d Imax / √2,
RMS напрежение Ud=Umax/√2
Импеданс Z=√(Xc-X L) 2 +R 2

Оптика

Законът за пречупване на светлината n 21 \u003d n 2 / n 1 \u003d υ 1 / υ 2
Индекс на пречупване n 21 = sin α/sin γ
Формула за тънка леща 1/F=1/d + 1/f
Оптична сила на лещата D=1/F
макс. смущения: Δd=kλ,
мин. смущения: Δd=(2k+1)λ/2
Диференциална решетка d∙sin φ=k λ

Квантовата физика

Формулата на Айнщайн за фотоелектричния ефект hν=Aout+Ek, Ek=U ze
Червена граница на фотоелектричния ефект ν до = Aout/h
Импулс на фотона P=mc=h/ λ=E/s

Физика на атомното ядро

Закон за радиоактивното разпадане N=N 0 ∙2 - t / T
Енергия на свързване на атомните ядра

E CB \u003d (Zm p + Nm n -Mya)∙c 2

СТО

t \u003d t 1 / √1-υ 2 / c 2
ℓ=ℓ 0 ∙√1-υ 2 /c 2
υ 2 \u003d (υ 1 + υ) / 1 + υ 1 ∙υ / c 2
E = m с 2

Шпаргалка с формули по физика за изпита

и не само (може да са необходими 7, 8, 9, 10 и 11 класове).

За начало картина, която може да бъде отпечатана в компактна форма.

Механика

Налягане P=F/S
Плътност ρ=m/V
Налягане на дълбочина на течността P=ρ∙g∙h
Гравитация Ft=mg
5. Архимедова сила Fa=ρ w ∙g∙Vt
Уравнение на движение за равномерно ускорено движение

X=X0 + υ 0∙t+(a∙t 2)/2 S=( υ 2 -υ 0 2) /2а S=( υ +υ 0) ∙t /2

Уравнение на скоростта за равномерно ускорено движение υ =υ 0 +a∙t
Ускорение a=( υ -υ 0)/т
Кръгова скорост υ =2πR/T
Центростремително ускорение a= υ 2/R
Връзка между период и честота ν=1/T=ω/2π
II закон на Нютон F=ma
Закон на Хук Fy=-kx
Закон за всемирното притегляне F=G∙M∙m/R 2
Теглото на тяло, движещо се с ускорение a P \u003d m (g + a)
Теглото на тяло, движещо се с ускорение a ↓ P \u003d m (g-a)
Сила на триене Ffr=µN
Импулс на тялото p=m υ
Силов импулс Ft=∆p
Момент M=F∙ℓ
Потенциална енергия на тяло, повдигнато над земята Ep=mgh
Потенциална енергия на еластично деформирано тяло Ep=kx 2 /2
Кинетична енергия на тялото Ek=m υ 2 /2
Работа A=F∙S∙cosα
Мощност N=A/t=F∙ υ
Ефективност η=Ap/Az
Период на трептене на математическото махало T=2π√ℓ/g
Период на трептене на пружинно махало T=2 π √m/k
Уравнението на хармоничните трептения Х=Хmax∙cos ωt
Връзка на дължината на вълната, нейната скорост и период λ= υ T

Молекулярна физика и термодинамика

Количество вещество ν=N/ Na
Моларна маса M=m/ν
ср. роднина енергия на едноатомни газови молекули Ek=3/2∙kT
Основно уравнение на MKT P=nkT=1/3nm 0 υ 2
Закон на Гей-Лусак (изобарен процес) V/T =конст
Закон на Чарлз (изохоричен процес) P/T =конст
Относителна влажност φ=P/P 0 ∙100%
Вътр. идеална енергия. едноатомен газ U=3/2∙M/µ∙RT
Газова работа A=P∙ΔV
Закон на Бойл - Мариот (изотермичен процес) PV=const
Количеството топлина по време на нагряване Q \u003d Cm (T 2 -T 1)
Количеството топлина при топене Q=λm
Количеството топлина при изпаряване Q=Lm
Количеството топлина при изгаряне на гориво Q=qm
Уравнението на състоянието на идеален газ е PV=m/M∙RT
Първи закон на термодинамиката ΔU=A+Q
Ефективност на топлинните двигатели η= (Q 1 - Q 2) / Q 1
Идеална ефективност. двигатели (цикъл на Карно) η \u003d (T 1 - T 2) / T 1

Електростатика и електродинамика - формули във физиката

Закон на Кулон F=k∙q 1 ∙q 2 /R 2
Сила на електрическото поле E=F/q
Напрежение по имейл. поле на точков заряд E=k∙q/R 2
Плътност на повърхностния заряд σ = q/S
Напрежение по имейл. полета на безкрайната равнина E=2πkσ
Диелектрична константа ε=E 0 /E
Потенциална енергия на взаимодействие. заряди W= k∙q 1 q 2 /R
Потенциал φ=W/q
Потенциал на точков заряд φ=k∙q/R
Напрежение U=A/q
За еднородно електрическо поле U=E∙d
Електрически капацитет C=q/U
Капацитет на плосък кондензатор C=S∙ ε ∙ε 0/д
Енергия на зареден кондензатор W=qU/2=q²/2С=CU²/2
Ток I=q/t
Съпротивление на проводника R=ρ∙ℓ/S
Закон на Ом за участъка на веригата I=U/R
Законите на последните съединения I 1 \u003d I 2 \u003d I, U 1 + U 2 \u003d U, R 1 + R 2 \u003d R
Паралелни закони. конн. U 1 \u003d U 2 \u003d U, I 1 + I 2 \u003d I, 1 / R 1 + 1 / R 2 \u003d 1 / R
Мощност на електрически ток P=I∙U
Закон на Джаул-Ленц Q=I 2 Rt
Закон на Ом за пълна верига I=ε/(R+r)
Ток на късо съединение (R=0) I=ε/r
Вектор на магнитна индукция B=Fmax/lℓ∙I
Амперна сила Fa=IBℓsin α
Сила на Лоренц Fл=Bqυsin α
Магнитен поток Ф=BSсos α Ф=LI
Закон за електромагнитната индукция Ei=ΔФ/Δt
ЕМП на индукция в движещ се проводник Ei=Вℓ υ sinα
ЕМП на самоиндукция Esi=-L∙ΔI/Δt
Енергията на магнитното поле на намотката Wm \u003d LI 2 / 2
Брой периоди на трептене. контур T=2π ∙√LC
Индуктивно съпротивление X L =ωL=2πLν
Капацитет Xc=1/ωC
Текущата стойност на текущия Id \u003d Imax / √2,
RMS напрежение Ud=Umax/√2
Импеданс Z=√(Xc-X L) 2 +R 2

Оптика

Законът за пречупване на светлината n 21 \u003d n 2 / n 1 \u003d υ 1 / υ 2
Индекс на пречупване n 21 = sin α/sin γ
Формула за тънка леща 1/F=1/d + 1/f
Оптична сила на лещата D=1/F
макс. смущения: Δd=kλ,
мин. смущения: Δd=(2k+1)λ/2
Диференциална решетка d∙sin φ=k λ

Квантовата физика

Формулата на Айнщайн за фотоелектричния ефект hν=Aout+Ek, Ek=U ze
Червена граница на фотоелектричния ефект ν до = Aout/h
Импулс на фотона P=mc=h/ λ=E/s

Физика на атомното ядро

Електродинамика- това е науката за свойствата и моделите на специален вид материя - електромагнитно поле, което взаимодейства между електрически заредени тела или частици.

Квантова електродинамика(QED) - квантова полева теория на електромагнитните взаимодействия; най-развитата част от квантовата теория на полето. Класическата електродинамика взема предвид само непрекъснатите свойства на електромагнитното поле, докато квантовата електродинамика се основава на идеята, че електромагнитното поле има и прекъснати (дискретни) свойства, чиито носители са полеви кванти - фотони. Взаимодействието на електромагнитното излъчване със заредените частици се разглежда в квантовата електродинамика като поглъщане и излъчване на фотони от частици.

2. Характеристики на електромагнитното поле

Електромагнитно поле - E \u003d N / Kl \u003d W / M

д= Е/ р – съотношението на силата, действаща от полето, към големината на този заряд.

д- индукция на електрическо поле - нарича се вектор, пропорционален на вектора на интензитета, но независим от свойствата на средата

д = 𝞮 д; 𝞮 = 𝞮 0 𝞮 ’ 0 = 8.85 * 10 -12 f/m

В-вектор на индукция на магнитно поле = N/A*m= 1Tl

Индукцията е вектор, чийто модул е съотношението на модула на силата, действаща от страната на полето върху проводник с ток, към силата на тока в проводника и неговата дължина . б= | Е|/ аз* л(Нас) з- сила на магнитното поле (A / m) \u003d 80 oersteds \u003d) 80 Gauss, се нарича вектор, успореден на вектора на индукция, но независим от свойствата на средата. H= 1/µ, където µ = µ 0* µ’

3. Векторни полета Интегрални и диференциални характеристики на векторно поле

4. ТЕОРЕМА НА ОСТРОГРАДСКИ-ГАУС И СТОКС

5. ЗАКОН НА ВИСУЛКАТА

6. ТЕОРЕМА НА ГАУС

7.ВЕКТОРЕН ПОТОК

8. УРАВНЕНИЯ НА НЕПРЕКЪСНОСТТА

9.ТОК НА ИЗМЕНЕНИЕ

10. ЗАКОН ЗА ОБЩИЯТ ТОК

11. ЗАКОН ЗА НЕПРЕКЪСНАТОСТ НА МАГНИТНИЯ ПОТОК

12. ГРАНИЧНИ УСЛОВИЯ

13. ЗАКОНИТЕ НА ДЖУЛ-ЛЕЦ В ДИФЕРЕНЦИАЛНА ФОРМА

Количеството топлина, отделена за единица време в проводник със съпротивление R при сила на тока I, съгласно закона на Джаул-Ленц, е:

Прилагайки този закон към безкрайно малък цилиндър, чиято ос съвпада с посоката на тока, получаваме

Като се има предвид, че това е обемът на безкрайно малък цилиндър и е количеството топлина, отделена на единица обем за единица време, намираме

Къдетоизразено във ватове на кубичен метър. Като се има предвид, че j 2 =j*j и използвайки израза за j, можем да запишем отношението като:

Това равенство изразява закона на Джаул-Ленц в диференциална форма.

14. Пълна система от уравнения на Максуел в материята

В среда външните електрически и магнитни полета предизвикват поляризация и намагнитване на веществото, които макроскопски се описват съответно от поляризационния вектор P и вектора на намагнитване M на веществото и се причиняват от появата на свързани заряди и токове. В резултат на това полето в средата се оказва сбор от външни полета и полета, причинени от свързани заряди и токове.

Поляризацията P и намагнитването на веществото M са свързани с интензитета и индукционните вектори на електрическото и магнитното поле чрез следните отношения:

Следователно, изразявайки векторите D и H по отношение на E, B и , може да се получи математически еквивалентна система от уравнения на Максуел:

Индексът тук означава безплатни такси и токове. Уравненията на Максуел в тази форма са фундаментални, в смисъл, че не зависят от модела на електромагнитното устройство на материята. Разделянето на зарядите и токовете на свободни и свързани ни позволява да "скрием" в ,, а след това в P, M и следователно в D, B, сложната микроскопична природа на електромагнитното поле в средата.