Q физика равно: что означает в физике маленькая буква q? - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Формула электрического заряда, q

Определение и формула электрического заряда

Фундаментальным свойством электрического заряда является существование двух видов зарядов: положительных и отрицательных. Заряды, имеющие один знак, отталкиваются. Взаимодействие зарядов разного знака определяют как притяжение. Телу можно сообщить заряд любого знака. В макроскопическом теле заряды разных знаков могут взаимно компенсировать друг друга.

Электрический заряд является релятивистски инвариантной величиной. Это значит, что величина заряда не зависит от системы отсчета, не важно, движется заряд (заряженное тело) или покоится.

Электрический заряд тела находят как суммарный заряд его частей.

Разделения электрических зарядов разных знаков можно добиться путем электризации посредством непосредственного контакта тел (например, трением) или без контакта, например посредством электрической индукции. При зарядке тела, мы создаем на нем избыток электронов или недостаток в сравнении с их нормальным количеством, при котором тело не имеет заряда.

При этом электроны берутся у другого тела или удаляются из заряжаемого тела, но не уничтожаются или создаются. Важно запомнить, что процесс зарядки и разрядки тел является процедурой перераспределения электронов, при этом общее их число не изменяется.

При соединении заряженного проводника с незаряженным, заряд перераспределяется между обоими телами. Допустим, что одно тело несет отрицательный заряд, его соединяют с незаряженным телом. Электроны заряженного тела под воздействием сил взаимного отталкивания переходят на незаряженное тело. При этом заряд первого тела уменьшается, заряд второго увеличивается, до тех пор, пока не наступит равновесие.

Элементарный заряд

Немецкий физик и физиолог Г. Гельмгольц обратил внимание на то, что заряды, которые переносят ионы при явлении электролиза, являются целыми, кратными некоторой величине, равной Кл. Каждый одновалентный ион переносит такой заряд. Любой двухвалентный ион несет заряд, равный Кл, и так далее. Гельмгольц сделал вывод о том, что заряд Кл является минимальным количеством электричества, которое существует в природе. Данный заряд получил название элементарного заряда.

Закон сохранения заряда

Закон сохранения заряда является фундаментальным законом природы. Он был установлен на основании обобщения экспериментальных данных. Подтвержден в 1843 г. английским физиком М. Фарадеем.

Формулировка закона: В любой замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов – это неизменная величина, и не важно, какие процессы происходят в этой системе:

где N – количество зарядов.

Закон Кулона

На вопрос: С какими силами взаимодействуют неподвижные точечные заряды? Отвечает закон Кулона, который можно записать в виде формулы как:

где – сила, с которой заряд действует на заряд ; – радиус вектор, который проведен от второго заряда к первому; – электрическая постоянная; – диэлектрическая проницаемость вещества в котором находятся заряды. В соответствии с третьим законом Ньютона первый заряд действует на второй с силой равной по модулю и противоположной по направлению силе Обратите внимание, что заряды в формуле (2) точечные.

Примеры решения задач по теме «Электрический заряд»

Коэффициент полезного действия (кпд) — формулы, обозначение, расчет

КПД: понятие коэффициента полезного действия

Представьте, что вы пришли на работу в офис, выпили кофе, поболтали с коллегами, посмотрели в окно, пообедали, еще посмотрели в окно — вот и день прошел. Если вы не сделали ни одного дела по работе, то можно считать, что ваш коэффициент полезного действия равен нулю.

В обратной ситуации, когда вы сделали все запланированное — КПД равен 100%.

По сути, КПД — это процент полезной работы от работы затраченной.

Вычисляется по формуле:

Формула КПД

η = (Aполезная/Aзатраченная) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Есть такое философское эссе Альбера Камю «Миф о Сизифе».

Оно основано на легенде о неком Сизифе, который был наказан за обман. Его приговорили после смерти вечно таскать огромный булыжник вверх на гору, откуда этот булыжник скатывался, после чего Сизиф тащил его обратно в гору. То есть он делал совершенно бесполезное дело с нулевым КПД. Есть даже выражение «Сизифов труд», которое описывает какое-либо бесполезное действие.

Давайте пофантазируем и представим, что Сизифа помиловали и камень с горы не скатился. Тогда, во-первых, Камю бы не написал об этом эссе, потому что никакого бесполезного труда не было. А во-вторых, КПД в таком случае был бы не нулевым.

Полезная работа в этом случае

равна приобретенной булыжником потенциальной энергии. Потенциальная энергия прямо пропорционально зависит от высоты: чем выше расположено тело, тем больше его потенциальная энергия. То есть, чем выше Сизиф прикатил камень, тем больше потенциальная энергия, а значит и полезная работа.

Затраченная работа здесь — это механическая работа Сизифа. Механическая работа зависит от приложенной силы и пути, на протяжении которого эта сила была приложена.

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

И как же достоверно определить, какая работа полезная, а какая затраченная?

Все очень просто! Задаем два вопроса:

За счет чего происходит процесс?

Ради какого результата?

В примере выше процесс происходит ради того, чтобы тело поднялось на какую-то высоту, а значит — приобрело потенциальную энергию (для физики это синонимы). Происходит процесс за счет энергии, затраченной Сизифом — вот и затраченная работа.

КПД в механике

Главный секрет заключается в том, что эта формула подойдет для всех видов КПД.

Запоминаем!

КПД не может быть больше 100%. В реальной жизни и 100 не встречается, но больше сотни даже в задачах нет. Это значит, что если в задаче получается значение больше 100%, то мы в ответ пишем 100. И никак иначе.

КПД

η = (Aполезная/Aзатраченная) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Дальше мы просто заменяем полезную и затраченную работы на те величины, которые ими являются.

За счет чего процесс происходит?

За счет мальчика, он же тянет санки. Значит затраченная работа равна механической работе

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

Заменим формуле КПД полезную работу на потенциальную энергию, а затраченную — на механическую работу:

η = Eп/A * 100% = mgh/FS * 100%

Подставим значения:

η = 4*9,8*2/15*12 * 100% = 78,4/180 * 100% ≃ 43,6 %

Ответ: КПД процесса приблизительно равен 43,6 %

КПД в термодинамике

В термодинамике КПД — очень важная величина. Она полностью определяет эффективность такой штуки, как тепловая машина.

Тепловой двигатель (машина) – это устройство, которое совершает механическую работу циклически за счет энергии, поступающей к нему в ходе теплопередачи.

Схема теплового двигателя выглядит так:

У теплового двигателя обязательно есть нагреватель, который (не может быть!) нагревает рабочее тело, передавая ему количество теплоты Q1 или Qнагревателя (оба варианта верны, это зависит лишь от учебника, в котором вы нашли формулу).

Рабочее тело — это тело, на котором завязан процесс (чаще всего это газ). Оно расширяется при подводе к нему теплоты и сжимается при охлаждении. Часть переданного Q1 уходит на механическую работу A. Из-за этого производится движение.

Оставшееся количество теплоты Q2 или Qхолодильника отводится к холодильнику, после чего возвращается к нагревателю и процесс повторяется.

КПД такой тепловой машины будет равен:

КПД тепловой машины

η = (Aполезная/Qнагревателя) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа (механическая) [Дж]

Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Если мы выразим полезную (механическую) работу через Qнагревателя и Qхолодильника, мы получим:

A = Qнагревателя — Qхолодильника.

Подставим в числитель и получим такой вариант формулы.

КПД тепловой машины

η = Qнагревателя — Qхолодильника/Qнагревателя * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Qхолодильника — количество теплоты, отданное холодильнику [Дж]

А возможно ли создать тепловую машину, которая будет работать только за счет охлаждения одного тела?

Точно нет! Если у нас не будет нагревателя, то просто нечего будет передавать на механическую работу. Любой такой процесс — когда энергия не приходит из ниоткуда — означал бы возможность существования вечного двигателя.

Поскольку свидетельств такого процесса в мире не существует, то мы можем сделать вывод: вечный двигатель невозможен. Это второе начало термодинамики.

Запишем его, чтобы не забыть:

Невозможно создать периодическую тепловую машину за счет охлаждения одного тела без изменений в других телах.

Задача

Найти КПД тепловой машины, если рабочее тело получило от нагревателя 20кДж, а отдало холодильнику 10 кДж.

Решение:

Возьмем формулу для расчета КПД:

η = Qнагревателя — Qхолодильника/Qнагревателя * 100%

Подставим значения:

η = 20 — 10/20 *100% = 50%

Ответ: КПД тепловой машины равен 50%

Идеальная тепловая машина: цикл Карно

Давайте еще чуть-чуть пофантазируем: какая она — идеальная тепловая машина. Кажется, что это та, у которой КПД равен 100%.

На самом деле понятие «идеальная тепловая машина» уже существует. Это тепловая машина, у которой в качестве рабочего тела взят идеальный газ. Такая тепловая машина работает по циклу Карно. Зависимость давления от объема в этом цикле выглядит следующим образом

А КПД для цикла Карно можно найти через температуры нагревателя и холодильника.

КПД цикла Карно

η = Tнагревателя — Tхолодильника /Tнагревателя *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Tнагревателя — температура нагревателя[Дж]

Tхолодильника — температура холодильника [Дж]

КПД в электродинамике

Мы каждый день пользуемся различными электронными устройствами: от чайника до смартфона, от компьютера до робота-пылесоса — и у каждого устройства можно определить, насколько оно эффективно выполняет задачу, для которой оно предназначено, просто посчитав КПД.

Вспомним формулу:

КПД

η = Aполезная/Aзатраченная *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Для электрических цепей тоже есть нюансы. Давайте разбираться на примере задачи.

Задачка, чтобы разобраться

Найти КПД электрического чайника, если вода в нем приобрела 22176 Дж тепла за 2 минуты, напряжение в сети — 220 В, а сила тока в чайнике 1,4 А.

Решение:

Цель электрического чайника — вскипятить воду. То есть его полезная работа — это количество теплоты, которое пошло на нагревание воды. Оно нам известно, но формулу вспомнить все равно полезно 😉

Количество теплоты, затраченное на нагревание

Q = cm(tконечная-tначальная)

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

Работает чайник, потому что в розетку подключен. 2)/R *t = UIt

A — работа электрического тока [Дж]

I — сила тока [А]

U — напряжение [В]

R — сопротивление [Ом]

t — время [c]

То есть в данном случае формула КПД будет иметь вид:

η = Q/A *100% = Q/UIt *100%

Переводим минуты в секунды — 2 минуты = 120 секунд. Теперь намм известны все значения, поэтому подставим их:

η = 22176/220*1,4*120 *100% = 60%

Ответ: КПД чайника равен 60%.

Давайте выведем еще одну формулу для КПД, которая часто пригождается для электрических цепей, но применима ко всему. Для этого нужна формула работы через мощность:

Работа электрического тока

A = Pt

A — работа электрического тока [Дж]

P — мощность [Вт]

t — время [c]

Подставим эту формулу в числитель и в знаменатель, учитывая, что мощность разная — полезная и затраченная. Поскольку мы всегда говорим об одном процессе, то есть полезная и затраченная работа ограничены одним и тем же промежутком времени, можно сократить время и получить формулу КПД через мощность.

КПД

η = Pполезная/Pзатраченная *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Pполезная — полезная мощность [Дж]

Pзатраченная — затраченная мощность [Дж]

Формула количества теплоты в физике

Содержание:

Определение и формула количества теплоты

Внутреннюю энергию термодинамической системы можно изменить двумя способами:

совершая над системой работу,
при помощи теплового взаимодействия.

Передача тепла телу не связана с совершением над телом макроскопической работы. В данном случае изменение внутренней энергии вызвано тем, что отдельные молекулы тела с большей температурой совершают работу над некоторыми молекулами тела, которое имеет меньшую температуру. В этом случае тепловое взаимодействие реализуется за счет теплопроводности. Передача энергии также возможна при помощи излучения. Система микроскопических процессов (относящихся не ко всему телу, а к отдельным молекулам) называется теплопередачей. Количество энергии, которое передается от одного тела к другому в результате теплопередачи, определяется количеством теплоты, которое предано от одного тела другому.

Определение

Теплотой называют энергию, которая получается (или отдается) телом в процессе теплообмена с окружающими телами (средой). Обозначается теплота, обычно буквой Q.

Это одна из основных величин в термодинамике. Теплота включена в математические выражения первого и второго начал термодинамики. Говорят, что теплота – это энергия в форме молекулярного движения.

Теплота может сообщаться системе (телу), а может забираться от нее. Считают, что если тепло сообщается системе, то оно положительно.

Формула расчета теплоты при изменении температуры

Элементарное количество теплоты обозначим как $\delta Q$. Обратим внимание, что элемент тепла, которое получает (отдает) система при малом изменении ее состояния не является полным дифференциалом. Причина этого состоит в том, что теплота является функцией процесса изменения состояния системы.

Элементарное количество тепла, которое сообщается системе, и температура при этом меняется от Tдо T+dT, равно:

$$\delta Q=C d T(1)$$

где C – теплоемкость тела. Если рассматриваемое тело однородно, то формулу (1) для количества теплоты можно представить как:

$$\delta Q=c m d T=\nu c_{\mu} d T(2)$$

где $c=\frac{C}{m}$ – удельная теплоемкость тела, m – масса тела, $c_{\mu}=c \cdot \mu$ – молярная теплоемкость, $\mu$ – молярная масса вещества, $\nu=\frac{m}{\mu}$ – число молей вещества.

Если тело однородно, а теплоемкость считают независимой от температуры, то количество теплоты ($\Delta Q$), которое получает тело при увеличении его температуры на величину $\Delta t = t_2 – t_1$ можно вычислить как:

$$\Delta Q=c m \Delta t(3)$$

где t₂, t₁ температуры тела до нагрева и после. Обратите внимание, что температуры при нахождении разности ($\Delta t$) в расчетах можно подставлять как в градусах Цельсия, так и в кельвинах.

Формула количества теплоты при фазовых переходах

Переход от одной фазы вещества в другую сопровождается поглощением или выделением некоторого количества теплоты, которая носит название теплоты фазового перехода.

Так, для перевода элемента вещества из состояния твердого тела в жидкость ему следует сообщить количество теплоты ($\delta Q$) равное:

$$\delta Q=\lambda d m$$

где $\lambda$ – удельная теплота плавления, dm – элемент массы тела. При этом следует учесть, что тело должно иметь температуру, равную температуре плавления рассматриваемого вещества. При кристаллизации происходит выделение тепла равного (4).

Количество теплоты (теплота испарения), которое необходимо для перевода жидкости в пар можно найти как:

$$\delta Q=r d m$$

где r – удельная теплота испарения. При конденсации пара теплота выделяется. Теплота испарения равна теплоте конденсации одинаковых масс вещества.

Единицы измерения количества теплоты

Основной единицей измерения количества теплоты в системе СИ является: [Q]=Дж

Внесистемная единица теплоты, которая часто встречается в технических расчетах. [Q]=кал (калория). 1 кал=4,1868 Дж.

Примеры решения задач

Пример

Задание. Какие объемы воды следует смешать, чтобы получить 200 л воды при температуре t=40С, если температура одной массы воды t₁=10С, второй массы воды t₂=60С?

Решение. Запишем уравнение теплового баланса в виде:

$$Q=Q_{1}+Q_{2}(1.1)$$

где Q=cmt – количество теплоты приготовленной после смешивания воды; Q₁=cm₁t₁ – количество теплоты части воды температурой t₁ и массой m₁; Q₂=cm₂t₂– количество теплоты части воды температурой t₂ и массой m₂.

Из уравнения (1.1) следует:

$$ \begin{array}{l} \mathrm{cmt}=\mathrm{cm}_{1} t_{1}+\mathrm{~cm}_{2} t_{2} \rightarrow \mathrm{mt}=\mathrm{m}_{1} t_{1}+\mathrm{~m}_{2} t_{2} \rightarrow \\ \rightarrow \rho \mathrm{Vt}=\rho V_{1} t_{1}+\rho \mathrm{V}_{2} t_{2} \rightarrow \mathrm{Vt}=V_{1} t_{1}+V_{2} t_{2}(1.2) \end{array} $$

При объединении холодной (V₁) и горячей (V₂) частей воды в единый объем (V) можно принять то, что:

$$$ V=V_{1}+V_{2}(1.3) $$$

Так, мы получаем систему уравнений:

$$ \left\{\begin{array}{c} V t=V_{1} t_{1}+V_{2} t_{2} \\ V=V_{1}+V_{2} \end{array}\right. $$

Решив ее получим:

$$ \begin{array}{l} V_{1}=\frac{\left(t_{2}-t\right)}{t_{2}-t_{1}} V \\ V_{2}=\frac{\left(t-t_{1}\right)}{t_{2}-t_{1}} V \end{array} $$

Проведем вычисления (это можно сделать, не переходя в систему СИ):

$$ \begin{array}{l} V_{1}=\frac{(60-40)}{60-10} 200=80 \text { (л) } \\ V_{2}=\frac{(40-10)}{60-10} 200=120 \text { (л) } \end{array} $$

Ответ. {*}\right) \end{array} $$

Ответ. $\Delta Q$=1700 Дж

Читать дальше: Формула напряженности магнитного поля.

Физика 10 класс. Законы, правила, формулы

Физика 10 класс. Законы, правила, формулы | Задачи по физике Перейти к содержимому
Свойства паров, жидкостей и твердых тел
Давление насыщенного пара
Давление насыщенного пара (p₀) не зависит от объёма, а зависит от температуры (T) и концентрации молекул пара (n)
,
где k – постоянная Больцмана
СИ: Па
Относительная влажность воздуха
Относительной влажностью воздуха (φ) называют отношение парциального давления (р) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р₀) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
%
СИ: %
Абсолютная влажность воздуха
Абсолютная влажность воздуха (ρ):
1) давление, оказываемое водяным паром при данных условиях: ;
2) это масса (m) водяного пара в единице объёма (V = 1 м³) воздуха: ;
СИ: Па, кг/м³
Коэффициент поверхностного натяжения жидкости
Коэффициент поверхностного натяжения (σ) жидкости равен отношению модуля силы поверхностного натяжения (F) к длине (l) границы поверхности натяжения, на которую действует эта сила.

СИ: Н/м
Высота поднятия жидкости в капилляре
Высота (h) поднятия жидкости в капиллярной трубке (капилляре) прямо пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорциональна плотности жидкости (ρ) и радиусу (r) капиллярной трубки.
Капиллярное давление
Капиллярное давление (p) жидкости в капилляре пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорционально радиусу капиллярной трубки (r).

СИ: Па
Абсолютная деформация (удлинение — сжатие)
Абсолютная деформация (Δl) — разность линейных размеров (l₀ и l) твердого тела до и после приложения к нему силы.

СИ: мм
Относительная деформация (удлинение — сжатие)
Относительная деформация (ε) — отношение абсолютной деформации (Δl) к начальной длине твердого тела (l₀).
Механическое напряжение
Механическое напряжение (σ) — это отношение модуля силы упругости (F) к площади поперечного сечения (S) тела.

СИ: Па
Закон Гука для твердого тела
При малых деформациях напряжение (σ) прямо пропорционально относительному удлинению (ε)

СИ: Па
Модуль упругости (модуль Юнга)
Модуль продольной упругости (Е) — постоянная для данного материала величина, численно равная механическому напряжению (σ), которое необходимо создать в теле, чтобы его относительное удлинение (ε) достигло единицы

СИ: Па
Коэффициент запаса прочности
Коэффициент запаса прочности (n) — это величина, показывающая во сколько раз напряжение (σ_пч), соответствующее пределу прочности, превышает напряжение (σ_доп), допустимое для твердого тела в данных условиях нагружения.
n=σ_пч/σ_доп
Основы термодинамики
Внутренняя энергия одноатомного газа
Внутренняя энергия (U) идеального одноатомного газа прямо пропорциональна количеству вещества (m/М) и его абсолютной температуре (T)

СИ: Дж
Внутренняя энергия многоатомного газа
Внутренняя энергия (U) идеального многоатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре (Т) и определяется числом степеней свободы (i) идеального газа.
,
где i=3 – одноатомного;
i=5 – двухатомных;
i=6 – трехатомных и более.
СИ: Дж
Работа внешних сил над газом
Работа (А) внешних сил, изменяющих объём газа при изобарном процессе, равна произведению давления (p) на изменение объёма (ΔV) газа.

СИ: Дж
Первый закон термодинамики
1) Изменение внутренней энергии (ΔU) системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил (А) и количества теплоты (Q), переданного системе: ;
2) Количество теплоты (Q), переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии (ΔU) и на совершение системой работы (А’) над внешними телами: .
СИ: Дж
Применение первого закона термодинамики
1) При изохорном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) равно количеству переданной теплоты (Q): , (при V=const)
2) При изотермическом процессе все переданное газу количество теплоты (Q) идет на совершение работы (А’): , (при T=const)
3) При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты (Q) идет на изменение его внутренней энергии (ΔU) и на совершение работы (А’): , (при p=const)
4) При адиабатном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) происходит только за счет совершение работы (А): , (при Q=0)
СИ: Дж
Работа теплового двигателя
Работа (А’), совершаемая тепловым двигателем, равна разности количества теплоты (Q₁), полученного от нагревателя, и количества теплоты (Q₂), отданного холодильнику

СИ: Дж
КПД теплового двигателя
Коэффициентом (η) полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы (А’), совершаемой двигателем, к количеству теплоты (Q₁), полученному от нагревателя.
;

СИ: Дж
КПД идеальной Тепловой машины
Реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру (T₁), и холодильником с температурой (Т₂), не может иметь КПД, превышающий КПД (7 тах) идеальной тепловой машины.
Электростатика
Закон сохранения заряда
В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов (q₁, q₂,…, q_n,) всех частиц остается неизменной.

СИ: Кл
Закон Кулона
Сила взаимодействия (F) двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда (q₁ и q₂) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
,
где k=9×10⁹ (Н×м²)/Кл² — коэффициент пропорциональности.
СИ: Н
Заряд электрона
Заряд электрона (е) — минимальный, механически неделимый, отрицательный заряд, существующий в природе.
e=1,6×10^-19
СИ: Кл
Напряженность электрического поля
Напряженность электрическою поля () равна отношению силы (), с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду (q).

СИ: Н/Кл; В/м
Напряженность поля точечного заряда (в вакууме)
Модуль напряженности (Е) поля точечного заряда (q₀) на расстоянии (r) от него равен: ,
где k=9×10⁹ (Н×м²)/Кл² — коэффициент пропорциональности.
СИ: Н/Кл
Принцип суперпозиции полей
Если в данной точке пространства заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых ( ), то результирующая напряженность поля в этой точке равна геометрической (векторной) сумме напряженностей.

СИ: Н/Кл
Диэлектрическая проницаемость
Диэлектрическая проницаемость (ε) — это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности (Е) электрического поля внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности (Е₀) поля в вакууме.
Работа при перемещении заряда в однородном электростатическом поле
Работа (А) при перемещении заряда (q) в однородном электростатическом поле напряженностью (Е) не зависит от формы траектории движения заряда, а определяется величиной перемещения (Δd=d₂-d₁) заряда вдоль силовых линий поля.

СИ: Дж
Потенциальная энергия заряда
Потенциальная энергия (W_p) заряда в однородном электростатическом поле равна произведению величины заряда (q) на напряженность (Е) поля и расстояние (d) от заряда до источника поля.

СИ: Дж
Потенциал электростатического поля
Потенциал (φ) данной точки электростатического поля численно равен:
1) потенциальной энергии (W_p) единичного заряда (q) в данной точке: ;
2) произведению напряженности (Е) поля на расстояние (d) от заряда до источника поля:
СИ: В
Напряжение (разность потенциалов)
Напряжение (U) или разность потенциалов (φ₁-φ₂) между двумя точками равна отношению работы поля (А) при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду (q).

СИ: В
Связь между напряженностью и напряжением
Чем меньше меняется потенциал () на расстоянии (Δd), тем меньше напряженность (Е) электростатического поля.

СИ: В/м
Электроёмкость
Электроёмкость (C) двух проводников — это отношение заряда (q) одного из проводников к разности потенциалов (U) между этим проводников и соседним.

СИ: Ф
Электроёмкость конденсатора
Электроёмкость плоского конденсатора (C) прямо пропорциональна площади пластин (S), диэлектрической проницаемости (ε) размещенного между ними диэлектрика, и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами (d).
,
ε₀=8,85×10^-12 Кл²/(Н×м²) – электрическая постоянная
СИ: Ф
Энергия заряженного конденсатора
Энергия (W) заряженного конденсатора равна:
1) половине произведения заряда (q) конденсатора на разность потенциалов (U) между его обкладками: ;
2) отношению квадрата заряда (q) конденсатора к удвоенной его ёмкости (С): ;
3) половине произведения ёмкости конденсатора (C) на квадрат разности потенциалов (U) между его обкладками: .
СИ: Дж
Электроёмкость шара
Электроёмкость шара радиусом R, помещенного в диэлектрическую среду с проницаемостью ε, равна:
СИ: Ф
Параллельное соединение конденсаторов
Общая ёмкость (C_общ) конденсаторов, параллельно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме ёмкостей (C₁, C₂, C₃,…) отдельных конденсаторов.
C_общ=C₁+C₂+C₃+…+ C_n
СИ: Ф
Последовательное соединение конденсаторов
Величина, обратная общей ёмкости (C_общ) конденсаторов, последовательно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме величин, обратных ёмкостям (C₁, C₂, C₃,…) отдельных конденсаторов.
1/C_общ= 1/C₁+1/C₂+1/C₃+…+ 1/C_n
СИ: Ф
Законы постоянного тока
Сила тока
Сила тока (I) равна:
1) отношению заряда (Δq), переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени (Δt), к этому интервалу времени;
2) произведению концентрации (n) заряженных частиц в проводнике, заряду каждой частицы (q₀), скорости (v) движения заряженных частиц в проводнике и площади поперечного сечения (S) проводника.
,

СИ: A
Закон Ома для участка цепи
Сила тока (I) прямо пропорциональна приложенному напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (R)

СИ: A
Сопротивление проводника
Сопротивление (R) проводника зависит от материала проводника (удельного сопротивления ρ) и его геометрических размеров (длины l и площади поперечного сечения S).

СИ: Ом
Удельное сопротивление проводника
Удельное сопротивление (ρ) проводника — величина, численно равная сопротивлению проводника длиной (l) один метр и площадью поперечного сечения (S) один квадратный метр.

СИ: Ом×м
Работа постоянного тока
Работа (А) постоянного тока на участке цепи:
1) равна произведению силы тока (I), напряжения (U) и времени (t), в течение которого совершалась работа: ;
2) равна произведению квадрата силы тока (I), сопротивления участка цепи (R) и времени (t): ;
3) пропорциональна квадрату напряжения (U), времени (t) и обратно пропорционально сопротивлению (R) участка цепи: .
СИ: Дж
Мощность тока
Мощность (Р) постоянного тока на участке цепи равна:
1) работе (А) тока, выполняемой за единицу времени (t): ;
2) произведению напряжения (U) и силы тока (I): ;
3) произведению квадрата силы тока (I) и сопротивления (R): ;
4) отношению квадрата напряжения (U) к сопротивлению (R):
СИ: Вт
Электродвижущая сила (ЭДС)
Электродвижущая сила в замкнутом контуре (ξ) представляет собой отношение работы сторонних сил (А_ст) при перемещении заряда внутри источника тока к заряду (q).
ξ=А_ст/q
СИ: В
Закон Ома для полной цепи
Сила тока (I) в полной цепи равна отношению ЭДС(ξ) цепи к её полному сопротивлению (внутреннему сопротивлению r и внешнему R).

СИ: A
Последовательное соединение источников тока
Если цепь содержит несколько последовательно соединенных элементов с ЭДС (ξ₁, ξ₂, ξ₃,…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.
ξ=ξ₁+ξ₂+ξ₃+…
СИ: В
Параллельное соединение источников тока
Если цепь содержит несколько параллельно соединенных элементов с равными ЭДС (ξ₁=ξ₂=ξ₃=…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна ЭДС каждого элемента.
ξ=ξ₁=ξ₂=ξ₃=…
СИ: В

купить диплом архитектора цена в Москве
Все формулы по физике 8 класса
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон сохранения энергии Q_отд = Q_прин Количество теплоты, отданное одним телом другому, равно количеству теплоты, принятому вторым телом. Q – количество теплоты, [Дж]
Формула вычисления количества теплоты Q = cmΔt Количество теплоты – физическая величина, показывающая, какая энергия передана телу в результате теплообмена. Q – количество теплоты, [Дж]
c – удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1 °С, [Дж/кг°С]
m – масса тела, [кг]
Δt = t2 – ¬t1 – разность температур, [°С]
Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива Q = qm Топливо – вещество, которое в некоторых процессах выделяет тепло. Q – количество теплоты, [Дж]
q – удельная теплота сгорания топлива – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, [Дж/кг]
m – масса топлива, [кг]
Формула вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества Q = λm Плавление – процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Q – количество теплоты, [Дж]
λ – удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления количества теплоты при парообразовании и конденсации Q = Lm Парообразование – процесс превращения жидкости в пар. Конденсация – переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Q – количество теплоты, [Дж]
L – удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления абсолютной влажности ρ=m_пара/V_{воздуха} Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. ρ – абсолютная влажность, [кг/м3]
m – масса пара, [кг]
V – объем воздуха, [м3]
Формула вычисления относительной влажности воздуха φ=ρ/ρ_н∙100% Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения. φ – относительная влажность
ρ – абсолютная влажность (плотность водяного пара), [кг/м3]
ρ_н – плотность насыщенного пара при данной температуре, [кг/м3]
Формула для вычисления КПД тепловой машины Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. А – полезная работа, которую совершает рабочее тело, [Дж]
Q_н – количество теплоты, которое передал рабочему телу нагреватель, [Дж]
Q_х – количество теплоты, которое рабочее тело передало холодильнику, [Дж]
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон Ома для участка цепи I=U/R Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника R=ρ*L/S
ρ=R*S/L Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник. ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м]
R – сопротивление, [Ом]
S – площадь поперечного сечения проводника, [мм2]
L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников I = I1 = I2 Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников U = U1 = U2
I = I1 + I2
1/R_общ=1/R₁+1/R₂ Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда. q = It Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику. q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока. A = Uq
A = UIt Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д. Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле. A – работа электрического тока, [Дж]
U – напряжение на концах участка, [В]
q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула электрической мощности P = A/t
P = UI
P = U²/R Мощность – работа, выполненная в единицу времени. P – электрическая мощность, [Вт]
A – работа электрического тока, [Дж]
t – время, [c]
U – напряжение на концах участка, [В]
I – сила тока, [А]
R – сопротивление, [Ом]
Формула закона Джоуля-Ленца Q=I²Rt Закон Джоуля-Ленца: при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику. Q – количество теплоты, [Дж]
I – сила тока, [А];
t – время, [с].
R – сопротивление, [Ом].
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Правило правой руки Расположим правую руку так, чтобы четыре согнутых пальца совпадали с направлением магнитных линий, тогда большой палец укажет направление тока в проводнике.
Или
Если направить большой палец правой руки по направлению тока в проводнике, то четыре согнутых пальца укажут направление линий магнитного поля тока.
Правило буравчика Если вкручивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока.
СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон отражения света Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости, при этом угол падения луча равен углу отражения луча.
Закон преломления При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления, то есть при угле падения, близком к 90°, преломлённый луч практически исчезает, а вся энергия падающего луча переходит в энергию отражённого. n – показатель преломления одного вещества относительно другого
Формула вычисления абсолютного показателя преломления вещества n=c/v Абсолютный показатель преломления вещества – величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде. n – абсолютный показатель преломления вещества
c – скорость света в вакууме, [м/с]
v – скорость света в данной среде, [м/с]
Закон Снеллиуса sinα/sinγ=v₁/v₂=n Закон Снеллиуса (закон преломления света): отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная. n – показатель преломления одного вещества относительно другого
v – скорость света в данной среде, [м/с]
Показатель преломления среды sinα/sinγ=n Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная. n – показатель преломления среды
Формула оптической силы линзы D=1/F Оптическая сила линзы – способность линзы преломлять лучи. D – оптическая сила линзы, [дптр]
F – фокусное расстояние линзы, [м]
Закон Ома простыми словами | boeffblog.ru
Закон Ома был придуман… (как Вы думаете кем?). Правильно! Этот закон является основой такого раздела физики как электричество. Основными физическими величинами в разделе “Электричество” являются напряжение, сопротивление и сила тока.
Электрический ток – это то явление, без которого невозможно заставить даже лампочку светиться, не говоря о компьютерах, телефонах и прочей электронике. “Ток – это то, что течет по проводам” (Цитата одного знакомого школьника). И ведь с этим не поспоришь!!! Ток представляет собой направленное движение заряженных частиц (в основном электронов, если рассматривать металлический проводник, из которого делают провода). Чтобы измерить величину тока ввели понятие “силы тока”, но, несмотря на название, это не сила (которая в Ньютонах), а количество заряженных частиц, которые проходят через поперечное сечение проводника за одну секунду. Поэтому формула для силы тока: I = q/t, измеряется в Амперах. В этой формуле q – заряд, проходящий через проводник (измеряется в Кулонах), t – время, за которое этот заряд прошел (измеряется в секундах).
Напряжение – с физической точки зрения – это работа, которая тратится для перемещения заряда от одного конца проводника к другому. Измеряется оно в Вольтах (220 Вольт в розетке, запомните как ассоциацию). Формула выглядит так: U = A/q. В этой формуле A – работа по перемещению заряда (в Джоулях), q – заряд, который был перемещен (измеряется в Кулонах). Простыми словами, напряжение – это то, что заставляет ток течь по проводам в нужную сторону.
И, наконец, сопротивление – это особенность материала, из которого сделан проводник, которая затрудняет прохождение по нему электрического тока (заряженных частиц, то есть электронов). Наибольшим сопротивлением обладают материалы, которые не проводят ток (логично!), например резина или дерево, а наименьшим сопротивлением обладают металлы (поэтому из них делают провода). Есть еще материалы, в которых вообще отсутствует электрическое сопротивление, их называют сверхпроводники. Еще сопротивление зависит от геометрических размеров проводника (его длины и площади поперечного сечения). Чем больше длина, тем больше сопротивление, чем меньше толщина (площадь поперечного сечения), тем сопротивление, также, меньше. Если записать в виде формулы, то получим: R = ρ*l/S, сопротивление измеряется в Омах (ρ – удельное сопротивление материала проводника, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения).
Таким образом, мы имеем следующее: напряжение толкает электроны по проводам, а сопротивление мешает ему это сделать. Мы как раз разобрали суть закона Ома. Сила тока будет большая, если будет большое напряжение, а, если будет большое сопротивление, то сила тока, соответственно, будет маленькая. А в виде формулы это выглядит так: I = U/R. Это и есть закон Ома.
Задачи по физике и математике с решениями и ответами
Задача по физике – 2116
Внутри гладкой непроводящей сферы радиуса $R$ находится маленький шарик с зарядом $q$ и массой $m$ (см. рис.). В нижней точке сферы закреплен заряд $Q$.
а) Чему равна величина этого заряда, если шарик покоится, находясь в такой точке, что проведенный через нее радиус составляет тупой угол $\theta$ с вертикалью? Устойчиво ли равновесие заряда $q$?
б) Какой заряд $Q_{0}$ нужно закрепить в нижней точке сферы, чтобы шарик удерживался в верхней точке сферы?
Подробнее
Задача по физике – 2117
Электрическое поле создается зарядами, расположенными на кольце радиуса $R$ с линейной плотностью $\rho_{l}$. Найти зависимость напряженности поля $E$ на оси кольца как функцию расстояния $x$ до плоскости кольца. Подробнее
Задача по физике – 2118
Определить напряженность электрического поля на оси однородно заряженного с плотностью $\rho_{S}$ диска радиуса $R$, рассматривая это поле как суперпозицию полей колец разного радиуса. Показать, что на больших расстояниях поле диска совпадает с полем точечного заряда. Подробнее
Задача по физике – 2119
Грани куба с ребром $a$ однородно заряжены с поверхностной плотностью $\sigma$. В центр куба помещен заряд $Q$. С какой силой этот заряд взаимодействует с каждой из граней? Подробнее
Задача по физике – 2120
Три проводящих шара радиуса $R$ расположены в воздухе так, что их центры совпадают с вершинами равностороннего треугольника со стороной $a$, причем а$a \gg R$. Каждый шар поочередно на некоторое время заземляли. Определить заряды, оставшиеся после этого на шарах, если первоначально каждый шар имел заряд $q$. Подробнее
Задача по физике – 2121
Четыре одинаковых проводящих шара радиусом $R$, центры которых совпадают с вершинами квадрата со стороной а, находятся в воздухе (см. рис.). Одному из шаров сообщили заряд. После этого заряженный шар соединили на некоторое время металлической проволокой поочередно с каждым из незаряженных шаров (в циклическом порядке). Определить, как распределится заряд между всеми шарами, если $a \gg R$.
Подробнее
Задача по физике – 2122
Заряженный металлический шар радиусом $R$ разрезан на две части плоскостью, проходящей на расстоянии $h$ от центра шара. С какой силой $F$ отталкиваются друг от друга эти части? Полный заряд шара равен $Q$. Подробнее
Задача по физике – 2123
Металлический шар радиусом $R$ помещен в электростатическое поле с потенциалом $\phi(x,y,z)$. Найти потенциал шара $\phi_{ш}$, если его заряд равен $Q$. Подробнее
Задача по физике – 2124
Мы живем внутри огромного конденсатора, образуемого земной поверхностью и ионосферой, начинающейся на высоте $h$ примерно 60 км.
а) Определите емкость этого конденсатора.
б) Покажите, что рассчитать емкость можно, рассматривая этот конденсатор либо как сферический, либо как плоский.
в) Определите энергию $W$ этого конденсатора, если напряжение между ионосферой и поверхностью Земли составляет $U = 300 кВ$.{6} В/м$. Подробнее
Задача по физике – 2126
Плоский конденсатор, между пластинами которого находится воздух, заряжен до напряжения источника питания и отключен от него. Во сколько раз изменится емкость конденсатора $C$, напряженность электрического поля $E$, разность потенциалов между пластинами $U$, энергия $W$ и плотность энергии уо электрического поля, если пространство между пластинами заполнить двумя слоями диэлектрика одинаковой толщины с диэлектрическими проницаемостями $\epsilon_{1}$ и $\epsilon_{2}$? Слои диэлектрика параллельны обкладкам конденсатора Подробнее
Задача по физике – 2127
Одна из пластин плоского конденсатора сделана из проводящей сетки и лежит на поверхности жидкого диэлектрика с диэлектрической проницаемостью $\epsilon$ и плотностью $\rho$ (см. рис.). На какую высоту $h$ поднимется диэлектрик в конденсаторе, если сообщить конденсатору заряд $q$? Площадь пластин конденсатора равна $S$.
Подробнее
Задача по физике – 2128
На неподвижный шар радиусом $R$ и массой $m$ налетает такой же шар со скоростью $V$. Удар центральный. Шары упругие, проводящие. Заряд движущегося шара равен $Q$, покоящийся шар не заряжен. За время удара заряды успевают перераспределиться. Найти скорости шаров после их разлета. Подробнее
Задача по физике – 2129
Сосуд в форме прямоугольного параллелепипеда (см. рис.) с тонкими стенками заполнен диэлектриком плотности $\rho$ и диэлектрической проницаемости $\epsilon$. Вертикальные грани сосуда, к которым подведено постоянное напряжение $U$, металлизированы. Расстояние между ними равно $d$. В нижней грани сосуда открывают отверстие, через которое откачивают диэлектрик со скоростью $\mu кг/с$. Найти показания идеального амперметра $I$.
Подробнее
Задача по физике – 2130
Какой схемой (рис. а или б) предпочтительно воспользоваться для определения неизвестного сопротивления $R_{x}$, если определять его как отношение $R_{x} = U_{V}/I_{A}$, где $U_{V}$ и $I_{A}$ — показания вольтметра и амперметра?
Подробнее
Электрический заряд – Веб-формулы
Электрический заряд определяется по формуле:
Q = I ∙ т
Соответствующие единицы СИ:
кулон (Кл) = ампер (А) ∙ секунда (с)
Где I – электрический ток, а t – время (продолжительность).
Электрический заряд – это фундаментальное свойство, такое как масса, длина и т. Д., Связанное с элементарными частицами, например электроном, протоном и многими другими.
Электрический заряд – это свойство, отвечающее за электрические силы, которые действуют между ядром и электроном, связывая атом вместе.
Начисления бывают двух видов
(i) отрицательный заряд
(ii) положительный заряд
Электроны – это отрицательно заряженные частицы, а протоны, из которых состоит ядро, – положительно заряженные частицы. На самом деле ядро состоит из протонов и нейтронов, но нейтроны – это незаряженные частицы.
Электрическая сила между двумя электронами такая же, как электрическая сила между двумя протонами, находящимися на одинаковом расстоянии друг от друга i. е., оба набора отталкивают друг друга, но электрическая сила между электроном и протоном, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга, по своей природе не отталкивающая, а притягивающая.
(а) Одинаковые заряды отталкиваются друг от друга
(б) Разные заряды притягиваются друг к другу

Назначение отрицательного заряда электрона и положительного заряда протона чисто условное; это не означает, что заряд электрона меньше заряда протона.
Важность электрических сил состоит в том, что они охватывают почти все без исключения области, связанные с нашей жизнью; Поскольку это вещество состоит из атомов или молекул, в которых электрические заряды точно сбалансированы, или силы сцепления клея связаны с поверхностным натяжением, все они имеют электрическую природу.
Блок
Заряд системы можно измерить, сравнив его с зарядом стандартного тела.
Единица заряда СИ – кулон, записываемый как C.
1 Кулон – это заряд, протекающий по проводу за 1 секунду, если электрический ток в нем равен 1А.
Заряд электрона равен -1,602 * 10 ^-19 Кл, а заряд протона положителен этой величине.
Два важных свойства заряда – это квантование и сохранение .
(а) Квантование заряда
(i) Электрический заряд может существовать только как целое кратное заряду электрона (-e) i.е.
q = ± ne , где n – целое число.
(ii) Возможные значения электрического заряда: q = ± 1e; ± 2e; ± 3e …
(iii) Заряд меньше заряда электрона (, т. Е. , e = 1,6 * 10 ^-19 C) невозможен.
(б) Сохранение заряда
(i) В изолированной системе общий электрический заряд всегда остается постоянным.
(ii) Полный заряд тела равен алгебраической сумме всех имеющихся на нем зарядов. Каждый атом электрически нейтрален, поскольку он содержит столько электронов, сколько протонов в нем.
(iii) Когда мы протираем стеклянный стержень куском шелка, положительный заряд, приобретаемый стеклянным стержнем, равен отрицательному заряду, приобретаемому кусочком шелка. Таким образом, заряды производятся в равных и разных парах.
Пример (1) : Какое возможное значение электрического заряда?
(а) 1 X 1.6 х 10 ^-19 С
(б) 2,4 Х 1,6 Х 10 ^-19 С
(в) -8 X 1,6 X 10 ^-19 C
(г) 1 Х 1,8 Х 10 ^-19 С
Решение: (a)
Как мы знаем, электрический заряд может существовать только как целое кратное заряду электрона (-e), т.е.

q = ± ne , где n – целое число.Итак, q = ± 1 X 1,6 X 10 ^-19 C
Пример (2) : Если n = 2, какова будет величина электрического заряда? (Учитывая e = 1,6 X 10 ^-19 C)
(а) ± 0,8 Х 10 ^-19 С
(б) ± 3,2 Х 10 ^-19 С
(в) ± 4,3 Х 10 ^-19 С
(г) ± 6.3 х 10 ^-19 С
Решение: ( b )
Мы знаем, что
q = ± н.э.
= 2 Х 1,6 Х 10 ^-19 С
= ± 3,2 X 10 ^-19 С
Следовательно, вариант (b) верен.
Пример (3): Заряд меньше, чем заряд (т.е.е. е = 1,6 X 10 ^-19 C) на электрон возможно?
(a) Да (b) Нет
Решение: (b) Как известно
q = ± ne , где n – целое число, т.е. n = 1, 2, 3, …
Пример 4): Каков суммарный заряд всех протонов в 1,00 кг углерода?
(а) 4.82 Х 10 ⁷ С
(б) 3.96 X 10 ⁷ C
(в) 4.82 X 10 ⁹ C
(г) 3.96 X 10 ¹² C
Решение: (a) Мы можем найти количество кулонов положительного заряда в 1,00 кг углерода из Q = 6n _c e , где n _c – количество атомов в 1.00 кг углерода и множитель 6 учитывают присутствие 6 протонов в каждом атоме. Мы можем найти количество атомов в 1,00 кг углерода, установив пропорцию, связывающую число Авогадро N _A , массу углерода и молекулярную массу углерода с n _c.
Пример 5): Определите электрический ток в электрической цепи, где общий электрический заряд составляет 6 C за 5 секунд.
Электрический заряд – физика
Электрический заряд – это заряд, который объект имеет из-за количества протонов и электронов, присутствующих в атомах, из которых он состоит.
Есть два типа электрического заряда – положительный и отрицательный. Они были условно названы учеными как положительные и отрицательные, но с таким же успехом могли быть названы красным и синим. Другими словами, имя не имеет значения; важно то, как ведут себя обвинения.
Электрический заряд объектов происходит от атомов, из которых они состоят. Атомы состоят из нейтральных нейтронов, положительно заряженных протонов и отрицательно заряженных электронов. Заряд атома определяется изменением количества электронов по отношению к количеству протонов.Если электронов больше, чем протонов (т.е. электронов больше), то атом будет заряжен отрицательно. И наоборот, если протонов больше, чем электронов (т.е. потеря электронов), то атом будет заряжен положительно. Если количество протонов равно количеству электронов, тогда атом нейтрален и нет никакого чистого заряда. Помните, что теряться или приобретаться могут только электроны, но не протоны.
Все объекты (материя) состоят из атомов, поэтому все объекты имеют заряд.Этот заряд может быть положительным или отрицательным, либо объект может быть нейтральным. На диаграмме ниже приведены примеры того, как количество электронов по отношению к количеству протонов определяет заряд объекта.
Положительный и отрицательный заряды оказывают друг на друга силу, известную как электростатическая сила. Одинаковые обвинения отталкивают друг друга, а разные обвинения притягиваются. Другими словами, если положительно заряженный объект соприкасается с другим положительно заряженным объектом, они будут отталкиваться друг от друга.То же самое верно и для двух отрицательно заряженных объектов. И наоборот, если положительно заряженный объект соприкасается с отрицательно заряженным объектом, два объекта будут притягиваться друг к другу. Сила электростатической силы (притяжения или отталкивания) определяется расстоянием между двумя объектами. Чем ближе друг к другу объекты, тем сильнее сила. Чем дальше друг от друга находятся объекты, тем слабее сила.
Заряд нельзя создать или уничтожить – его можно только перенести с одного объекта на другой.Это известно как принцип сохранения заряда.
Начисление может быть определено количественно или задано величиной. Это значение основано на элементарном заряде или базовой единице заряда одного электрона. Это представлено как q _e , что равно 1,6 x 10 ^-19 C. Значение заряда (Q) измеряется в кулонах (C), а для нескольких электронов может быть представлено как Q = нк _э .
В заключение, есть два типа заряда: положительный и отрицательный.Подобные обвинения отталкиваются, а непохожие – притягиваются. Заряд сохраняется и может быть определен количественно.

Схема – Электрические поля – Физика 108
Разница между действием на расстоянии и полевым подходом
Действие на расстоянии
Предположим, что один заряд действует на расстоянии, вызывая принудить к другому обвинению. (Рис. 1 ниже)
Сила F ₂₁ q ₂ q ₁ равна по величине
сила F ₁₂ q ₁ на q ₂, но противоположное направление.
F _e = F ₂₁ = F ₁₂ = q ₁ q ₂ / 4πε _o r ² = kq ₁ q ₂ / r ²
где 1 / 4πε _o = k = 9,0 x 10 ⁹ Нм ² / C ².
Электрическое поле
Предположим, что распределение заряда создает электрическое поле E в точке P
(рис.2а ниже).
Положительный испытательный заряд q ’испытывает силу F _e = q ’ E
(рис. 2b выше)
Величина E определяется как E = F _e / q ’
.
Направление электрического поля такое, в котором требуется положительный тестовый заряд.
Поле является собственностью начислений, устанавливающих поле.
Электрическая сила F _e является реакцией q ’к электрическому полю.
Действует принцип суперпозиции: если объект подвергается двум различным влияниям, он отвечает каждому, не изменяя своего ответа на другой.
Расчет электрических полей
Поле от точечного заряда + Q на расстоянии r (рис.3)
E = F _e / q ’= (kq’Q / r ²) / q’ = kQ / r ²
Обратите внимание, что электрическое поле зависит от величины Q и расстояние r от него, но не на тестовом заряде q ’.
Поле из-за двух зарядов (рис.4)
Поле в P из-за q ₁ = kq ₁ / r ₁ ² вправо.
Поле в P из-за -q ₂ = kq ₂ / r ₂ ² вправо.
Обратите внимание, что я поставил , а не , поставил знак минус для поля в связи с q ₂. Я спросил в каком направлении положительный тест заряд, размещенный в P, будет подталкиваться полем из-за –q ₂ и увидел, что справа.
Результирующее поле в точке P равно kq ₁ / r ₁ ² + kq ₂ / r ₂ ² вправо.
При обнаружении поля из-за одного или нескольких зарядов вы не спрашивает о силе заряда или зарядов, которые устанавливают вверх по полю. Подумайте о расходах на установку поля как установить в бетон и предположить, что они зафиксированы на месте.
Распределение зарядов
Хотя заряд дискретен, на макроскопическом уровне мы можем Считайте, что заряд – это непрерывное распределение.
Элемент заряда dq на длине dx равен dq = λdx, где λ – заряд за единицу длины.
Элемент заряда dq на площади dA равен dq = σdA, где σ – плата за единицу площади.
Элемент заряда dq по объему dV равен dq = ρdV, где ρ – заряд за единицу объема.
Применяется принцип наложения. Используйте принцип симметрии чтобы исключить как можно больше компонентов. Воспоминание эта интеграция – это , а не , сложение вектора.
Примеры
Линия заряда (рис.5)
Выбрать симметрично расположенные элементы длины dx и заряд dq = λdx, где λ – заряд за единицу длины.Поле за счет каждого элемента в точке P, dE ₁ = dE ₂ = kdq / r ².
Как показано на рис. 5, компоненты X dE _2x и dE _1x отменить.
У вас остались компоненты Y dE ₁ cos Θ = dE ₂ cos Θ
= dE cos Θ = (kdq / r ²) cos Θ = k (λ dx) cos Θ / r ^2.
Переменные x, r и Θ, а y – константа. Для интеграции вы должны получить выражение для dE cos Θ через одну переменную.
Поскольку x = y tan Θ, dx = y sec ² ΘdΘ.
Также r = y sec Θ или r ² = y ² сек ² Θ и
E = k λ (dx) cos Θ / r ² = k λ (y с ² ΘdΘ) cosΘ / (y ² с ² Θ)
= k λ cos ΘdΘ / y.
E = (k λ / y) ∫cos Θ dΘ
Окончательный ответ зависит от ограничений. Для бесконечно длинная линия заряда,
Θ идет от -π / 2 к + π / 2 и
E = 2k λ / r = λ / 2πε _o r.

Электрическое поле в центре полукруглой петли. радиуса R, несущий однородный заряд Q, распределенный равномерно по его длине (рис.6).
Возьмем симметрично расположенные элементы 1 и 2 длины ds и заряда dq = λds. Поскольку dΘ = ds / R в радианах, dq = λRdΘ.
dE ₁ = dE ₂ = kdq / R ² = dE.
Направления показаны на рис. 6.
X-компоненты dE ₁ и dE ₂ отменить.
dE _y = dE sin Θ = (kdq / R ²) sin Θ = k λRdΘsin Θ / R ² = k λdΘsin Θ / R.
E =
Так как λ = заряд / длина = Q / πR,
E = 2k (Q / πR) R = 2 (1 / 4πε _o) (Q / πR ²) = Q / 2 π ² ε _o R ².
E = – Q / 2 π ² ε _o R ² j.
Электрическое поле от однородно заряженного диска (рис. 7)
Разделите диск на кольца радиуса r и толщины dr. Если разрезать кольцо и вытащить его в прямоугольник, имеет длину 2 πr и толщина др. Его площадь dA = 2 πr докторЕсли его заряд на единицу площади = dq / dA = σ, dq = σdA = σ2 πr доктор Поле из-за небольшого количества заряда dq на верх кольца радиуса r dE _верх = kdq / (x ² + r ²) вниз и вправо, как показано на рис. 7. Электрическое поле за равное количество заряда dq снизу dE _нижний = kdq / (x ² + r ²) вверх и вправо, как показано на рис.7. Программа dE от всего кольца образуют конус вокруг точки P. компоненты в направлении Y и Z отменяются, оставляя результирующее поле в направлении + X -.
Составляющая dE в направлении X:
кдк / (x ² + r ²) cos Θ.
Из рис.7 видно, что cos Θ = x / (x ² + r ²) ^1/2, , поэтому
dE _x = kdq / (x ² + r ²) cos Θ = kdqx / (x ² + r ²) ^3/2.
Для кольца рис.7 с зарядом σ2 πr доктор
dE = k (σ2 πr) xdr / (x ² + р ²) ^3/2
Электрический поток Φ _E
Определение
дА – это элемент площади.
Направление d A – это направление внешней нормали к поверхность.
Примеры
Теорема Гаусса
.
Φ _E – полный поток, пересекающий трехмерную поверхность.
это интеграл вокруг замкнутой трехмерной поверхности.
Application
Выберите гауссову поверхность, которая дает максимальные свойства симметрии так что:
E перпендикулярно поверхности, то есть угол между E и d A равно нулю и E ^. d A = E dA cos 0 ^o = E dA.
E постоянно везде на поверхности, то есть.
Примеры
Сферически симметричное распределение заряда (рис. 10)
Для гипотетических гауссовых поверхностей (показаны пунктирной поперечное сечение сфер на рисунке выше), выберите сфера. E должно быть перпендикулярно поверхности и константа в любой точке на гауссовой поверхности или симметрия сферы была бы нарушена вращением Это.
Для r> R или г E , d A должен быть равен нулю, а E везде постоянное на гауссовой поверхности.
Условия непрерывности
Для r ≤ R при r = R, E = Q / 4πε _o R ²
Для r ≥ R при r = R, E = Q / 4πε _o R ²
Поле цилиндра (рис.11)
Для гипотетической гауссовой поверхности выберите цилиндр коаксиально с реальным цилиндром. E должно быть нормальным до поверхности и постоянна в любой точке цилиндра или симметрия цилиндра будет нарушена вращением Это.
Для r или r> R, E , d A = 0 и E постоянно на всем Гауссова поверхность, так

Для r> R, включенный заряд = (заряд / длина) L = λL,
E (2 πrL) = λL или E = λ / 2πε _o r (Рис.11 a)
Для r 2 л),
E (2 πrL) = ρ (πr ² л) / ε _o или E = ρr / 2 ε _o (Рис. 11 б)
Условия непрерывности
Для r ≥ R при r = R, E = λ / 2πε _o R
Для r ≤ R при r = R, E = ρR / 2 ε _o = [Q / (πR ² L)] R / 2 ε _o = (Q / L) / 2πε _o R
= λ / 2πε _o R
Поле бесконечного плоского слоя заряда (рис.12)
Для гипотетической гауссовой поверхности выберите пиво банка с концами, параллельными листу.
Электрическое поле должно быть перпендикулярно листу и независимо от расстояния от листа для сохранения симметрии свойство бесконечной плоскости.
Для крышек пивной банки, E , d A = 0.
Для сторон пивной банки, E , d A = 90 ^o.
Для крышек пивных банок с учетом оба конца,
Для сторон пивной банки E dA cos 90 ^o = 0.
Проводники
Определение проводника заключается в том, что электроны идеально свободно перемещаться в нем.Если они свободны передвигаться, они будут двигайтесь до тех пор, пока в проводнике не исчезнет электрическое поле.
По закону Гаусса.
Если в проводнике нет электрического поля, то гауссов поверхность, очень близкая к поверхности проводника, не содержит заряжать. Заряд должен находиться снаружи проводника.
На рисунке 13 выше показано поперечное сечение сферического оболочка с внутренним радиусом a и внешним радиусом b.В центре снаряда точечный заряд + Q. Гауссова поверхность радиуса r такой, что a , а не то же самое.
σ _б = + Q / 2 πb ² и σ _a = – Q / 2 πa ²
Электрическое поле диполя
Описание
Диполь состоит из двух точечных зарядов противоположного знака, но эквивалентное количество заряда.
Заряды разделены расстоянием d = 2a на рис.14 ниже.
Нас часто интересуют случаи, для которых расстояние от центра диполя до точки P, где мы желание найти электрическое поле намного больше, чем d расстояние разделения зарядов.
Расчет E для точки на серединном перпендикуляре (рис. 14)
В точке P электрическое поле из-за положительного заряд
E ₊ = kq / r ² = kq / (a ² + y ²)
вверх по линии, соединяющей + q и P.
В точке P электрическое поле из-за отрицательного заряд
E ₊ = kq / r ² = kq / (a ² + y ²)
вниз по линии, соединяющей – q и P.
Обратите внимание, что величины поля, обусловленного + q и – q равны. На рис.14 мы видим Y-компоненты электрического поля за счет + q и электрического поля из-за -q, (E ₊) _y и (E ₂) _y соответственно отменить.
Компоненты электрического поля в направлении X,
(E ₊) _x = E ₁ cos Θ и (E ₂) _x = E ₂ cos Θ, являются равно, потому что E ₁ = E ₂. Эти компоненты находятся в одном направлении, поэтому они добавляют. Общая электрическая поле в P из-за обоих зарядов E = 2 [kq / (a ² + y ²)] cos Θ.Из рисунка видно, что cos Θ = a / (a ² + y ²) ^1/2, поэтому E = k (2qa) / (a ² + y ²) ^3/2.
Для y >> a, E = k (2qa) / y ³ = k (qd) / y ³ = kp / y ³, где p называется дипольным моментом. Мы можем сделать p вектором количество, взяв его направление от минусового заряда к положительному заряду.Направление электрического поле на рис. 14 имеет отрицательное направление по оси X, поэтому мы можем написать для y >> a, E = – КП и / у ³.
Расчет электрического поля на оси диполя (рис. 15)
Электрическое поле в точке P из-за – q равно kq / (x + a) ² Слева.
Электрическое поле в точке P из-за + q равно kq / (x – a) ² Направо.
Принимая право быть положительным, общая электрическая поле в точке P из-за обоих зарядов равно
E = kq [1 / (x – a) ² – 1 / (x + a) ²]
= kq {(x + a) ² – (x – a) ²} / (х ² – a ²) ²
= kq {x ² + 2ax + a ² – x ² + 2ax – a ²}} / (x ² – a ²) ²
= k4aqx / (x ² – a ²) ² = 2kpx / (x ² – a ²) ²
Для x >> a, E = 2kp / x ³ и E = 2kp i / x ³.
Опять же для больших расстояний E обратно пропорционально кубу расстояния от центра диполя.
Две проблемы, касающиеся электрических полей
Одна проблема заключается в том, что при распределении электрических зарядов найти поле благодаря им. Для несимметричных распределений мы использовали векторное сложение поля за счет каждого заряда или элемент заряда.Для симметричных распределений имеем использовал теорему Гаусса.
Другая проблема в том, что при наличии электрического поля E, найти силу, действующую на заряженную частицу в поле. Поскольку электрическое поле – это сила на единицу заряда, F _e = q E . Если заряд положительный, сила будет в то же направление поля. Если заряд отрицательный, сила будет противоположной направлению поля.
Крутящий момент на диполе в электрическом поле
Дипольный момент p = qd. Направление p от минусового заряда к плюсовому.
В постоянном электрическом поле сила на положительном заряд F ₊ = qE вправо, а сила на отрицательный заряд F _– = qE слева, как показано на рис.16 ниже.
Крутящий момент из-за F ₊ вокруг оси через точка на полпути между зарядами равна (qEd / 2) sin E , с. на страницу. Крутящий момент из-за F _– составляет также (qEd / 2) sin E , с. на страницу. Суммарный крутящий момент = qdE sin E , с. на страницу. Удобный способ записи крутящего момента составляет τ = p x E .
Примеры задач из 108 Набор задач для электрических полей : 1-8, 10, 14-17, 19-27.
Q = It E = Расчеты QV Закон Ома V = IR исследующие факторы, влияющие на сопротивление Графические характеристики ВАХ диод омический проводник лампа накаливания igcse / gcse 9-1 Physics revision notes
Электричество 3: Закон Ома, экспериментальные исследования сопротивления
и I-V графики и расчеты с использованием I = V / R, Q = It и E = QV
Редакция Доктора Брауна по физике Банкноты
Подходит для курсов GCSE / IGCSE Physics / Science или их эквивалент
Что такое закон Ома? Как вы делаете расчеты по закону Ома / с?
Какие факторы влияют на сопротивление схема?
Как построить и использовать схему для исследовать закон Ома?
Как рассчитать количество электричества? заряд движется по цепи?
Субиндекс этой страницы
1.Закон Ома, простая схема исследования и расчеты V = IR
2. Движение и единица заряда, кулон, расчеты с использованием Q = It
3. Возможная разница и передача электроэнергии, E = QV расчеты
4а. Электрическое сопротивление – задействованные факторы
4б. Изучение сопротивление провода при постоянной температуре, различной длины и ширины
4с.Изучение вольт-амперные характеристики провода – объяснение графика
4д. Расследование ВАХ металлической лампы накаливания – график
4e. Изучение вольт-амперные характеристики диода – объяснение графика
См. Также ПРИЛОЖЕНИЕ 1 для обзора всей электроэнергии уравнения вам могут понадобиться
1а.Ома Закон (и упоминание других единиц, рассматриваемых в других разделах)
Закон Ома гласит, что ток через провод между двумя точками прямо пропорционален напряжению на две точки в цепи.
Он включает в себя самое фундаментальное уравнение что нужно знать для расчета электричества.
Математически это можно выразить как: я = V / R
перестановок: В = ИК и R = V / I
I = ток в амперах, амперах, А ; мера скорости потока электрического заряда.
В = разность потенциалов, п.о., вольт, В ; мера потенциальной энергии, передаваемой электрическому заряду течет.
Разность потенциалов в цепи это энергия , передаваемая на кулон электрического заряда , что течет между двумя точками в электрической цепи.
Кулон ( C ) – это единица электрического заряда (см. Q = это примечания к уравнению).
Передаваемая энергия рассчитывается от п.о. и количество электрического заряда ( Q ) перемещен p.d. в В (см. E = QV примечания к уравнениям).
R = сопротивление провода, Ом, Ом ; мера сопротивления проводника препятствовать поток заряда.
Чем больше сопротивление резистор, тем больше он сопротивляется и замедляет ток электричества.
Закон Ома означает, что R в этом уравнении является константой, не зависящей от величины протекающего электрического тока.
Закон правильно применяется к так называемому омическому сопротивлению . проводники , где протекающий ток прямо пропорционален приложенная разность потенциалов, но некоторые резисторы не подчиняются этому закону, например нагретая нить лампочка.
1b.Простой эксперимент по измерению сопротивления отдельного компонента
Если вы настроили контур 31 (правая диаграмма), вы можете измерить сопротивление постоянного резистора [R].
Изменяя напряжение источника питания с помощью переменной резистора, вы легко можете получить множество пар показаний p.d. (V) и текущее (А).
Затем используйте уравнение закона Ома (R = V / I), чтобы вычислить значение фиксированное сопротивление.
Затем вы можете усреднить значения R, рассчитанные для более надежный результат.
Более подробная информация приведена ниже, чтобы получить полную ВАХ графики, а также как получить сопротивление графическим методом.
Это основная установка для исследования вольт-амперные характеристики любого компонента R.
1c. Примеры расчеты с использованием Ома Закон V = IR
Q1 Когда стр.d. от 4,5 В приложен к сопротивлению, течет ток 0,5 А.
Какое значение имеет резистор?
R = V / I = 4,5 / 0,5 = 9,0 Ом
Q2 Сопротивление имеет значение 50 Ом.
Какой п.о. должен быть применен к нему чтобы через него протекал ток 5,0 А?
В = ИК = 5 x 50 = 250 В
3 квартал А п.d. 240 В подается на резистор нагревательного элемента сопротивлением 30 Ом.
Сколько тока проходит через обогреватель?
I = V / R = 240/30 = 8.0 А
4 квартал Три батареи на 1,5 В были подключены последовательно к трем лампочкам.
Если амперметр измеряет ток 0,50 А, какое сопротивление у каждой лампочки?
I = V / R, поэтому R = V / I = (3 x 1.5) / 0,50 = 9,0 Ом
Так как общее сопротивление = сумма сопротивления, сопротивление каждой лампочки = 9.0 / 3 = 3.0 Ом
5 квартал
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс
2. Движение заряда
2а. Расчет заряда, проходящего через точку в цепи Q = It
Ток (I в амперах) – это скорость протекания электрического заряжать вокруг цепи.
Чем больше поток заряда в данный момент времени, тем больше электрический ток.
Скорость протекания электрического заряда равна измеряется в кулонах в секунду.
Вы можете рассчитать заряд, проходящий через точку в цепи в заданное время по формуле
Q = Это
, где Q = электрический заряд в кулонах ( C ) – блок электрического заряда
I = ток в амперах ( A ) и t = время ( с )
перестановок из Q = It, I = Q / т и t = Q / I
Ток в 1 А равен скорость потока заряда 1 Кл / с.
2b. Примеры расчетных вопросов с участием уравнение Q = It
Q1 Если ток 3,0 А проходит через прибор в течение 1 часа 30 минут, сколько электрического заряда передается в процессе?
Q = It, Q = 3,0 x 1,5 x 60 x 60 = 16 200 C = 1,62 х 10 ⁴ С
Q2 Если Заряд 9000 C проходит через точку в электрической цепи в 12.0 минут, какой текущий поток?
I = Q / t = 9000 / (12 x 60) = 9000/720 = 12,5 А
Q3 Сколько времени займет электрическая цепь в минутах и секундах ток 20.0 А передать 5000 С заряда?
t = Q / I = 5000/20 = 250 секунд = 4 минут и 10 секунд
Q4 Портативный компьютер зарядное устройство пропускает ток 1.20 А на 30 минут с выходом p.d. 15.0 В.
(a) Рассчитайте, сколько заряда перенесена в компьютерную батарею.
Q = It = 1,2 х 30 х 60 = 2160 С
(b) Какое сопротивление зарядное устройство?
В = ИК, R = V / I = 15 / 1,2 знак равно 12,5 Ом
(c) Когда аккумулятор ноутбука полностью заряжено в нем хранит 3000 с.
Сколько времени потребуется, чтобы полностью заряжать разряженный аккумулятор?
Q = It, t = Q / I = 3000 / 1,2 = 2500 с (41 мин 40 с)
5 квартал
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс
3. Возможная разница и передача энергии
3а.Введение в электрическую энергию перевод
Передача энергии на единицу заряда = разность потенциалов (п.о.) и расчеты на основе E = QV
В предыдущем разделе мы рассмотрели, как рассчитать количество заряда, движущегося в цепи, но ничего не сказал об энергии переведен.
Напоминания :
Электрические цепи, используемые термины, условные обозначения цепей, параллельные объяснение цепей и последовательных цепей
Разница потенциалов (стр.d. в вольт, В ) – энергия, передаваемая на единицу заряда в виде электрического заряд перемещается из одной точки в другую в электрической цепи.
Измеряется вольтметром, который всегда подключается параллельно через компонент схемы.
Передача электрического тока энергия
Подумайте обо всех электрических бытовые приборы, которыми вы пользуетесь – все они нуждаются в подаче энергии для работы!
Блок питания работает на заряжается и передает ему энергию.
Работа должна производиться на зарядке для увеличения его потенциальной энергии.
Электрический заряд измеряется в кулоны (К)
Заряд и его движение уже было рассмотрено в раздел 2 (Q = It).
Заряды передают энергию компонентов по мере их прохождения, выполняя работу против сопротивления компонент.
Если работа сделана, то энергия переведен.
Если электрический заряд испытывает разность потенциалов, этот заряд будет течь, передавая энергию.
Энергия подается из энергоаккумулятора источник питания – аккумулятор, электросеть и т. Д.
При прохождении заряда по любой п.d. падение высвобождает энергию (с более высокого уровня потенциальной энергии на более низкий).
например в тонкой проволоке сопротивление , выделяется тепло.
Разница потенциалов между двумя баллов равняется проделанной работе на единицу заряда.
разность потенциалов (В) = проделанная работа ( энергия передается в Дж) заряд (C)
т.е. 1 вольт соответствует 1 джоуля за кулон или V = J / C
Чем больше падение p.д., тем больше энергия передается, потому что заряд начинается с большим потенциалом энергия.
Следовательно, блок питания с большим источником p.d. (В) может подавать на больше энергии в схему на единицу электрического заряда ( кулон, В).
Чем больше p.d., тем больше энергии при том же количестве электрический заряд может нести.
3b.Еще одно уравнение для расчета электрического передача энергии
В количество переносимой энергии можно рассчитать по формуле:
переданная энергия = заряд x потенциал разница.
E = QV (поэтому Q = E / V и V = E / Q )
E = передаваемая энергия в джоулях ( Дж, )
Q = количество электрический заряд в кулонах ( C )
В = разность потенциалов ( В )
отмечая, что: V = E / Q = энергия, передаваемая на единицу заряда (J / C)
Попутно и несколько напоминаний:
Чем больше энергии передается в данном время, тем больше мощность устройства или электроприбора.
The p.d. V говорит вам, сколько энергия, передаваемая на каждую единицу электрического заряда,
так, V = E / Q , (шт. J / C), см. Расчеты E = QV ниже).
Текущий I говорит вам, сколько заряд проходит заданную точку в цепи за единицу времени (кулонов в секунду, К / с ).
Это означает, что оба p.d. В и текущий I влияет на скорость передачи энергии прибору из накопителя электроэнергии в другие накопители энергии.
И несколько математических связей на основе раздела 2. Q = It, а здесь в разделе 3 E = QV
Из Q = It и E = QV, подставляя дает E = ItV,
так (i) E = IVt (I в A, t в с, В в вольтах)
Перестановка E = IVt дает IV = Е / т
Это соединяется с уравнения для мощности
(ii) Мощность = энергия переведено / время получено = E / t (Дж / с), и
( iii ) Мощность = ток x напряжение = P (Вт) = I (A) x V (В), P = IV
Из (ii) и (iii) E / t = IV, поэтому E = IVt , что является уравнением (i) !!!
3c.Расчет q на основе E = QV (иногда с участием других уравнений электричества)
Q1 Электродвигатель Модель автомобиля питается от аккумулятора 1,5 В.
Если через цепь двигателя в движущемся вагоне,
(а) сколько энергии передается?
E = QV = 120 x 1,5 = 180 Дж
(b) Опишите вероятный накопитель энергии меняется, когда машина работает.
Химическая потенциальная энергия запас батареи уменьшается и превращается в электрическую энергию.
Накопитель кинетической энергии автомобиль увеличивается из-за потери тепла от трения и звуковой энергии переданы в накопитель тепловой энергии окрестностей.
Q2 Какое количество заряд необходим для передачи 500 Дж энергии, если п.о.цепи 24,0 В?
E = QV, Q = E / V = 500/24 = 20,8 С (3 SF)
Q3 Какой потенциал разность требуется в цепи для передачи 2000 Дж энергии с заряд 50 кулонов?
E = QV, V = E / Q = 2000/50 = 40 В
4 квартал А 12.Батарея 0 В пропускает через лампу ток 2,0 А в течение 5 минут.
(a) Рассчитайте, сколько заряда прошло через лампу.
Q = It = 2 x 5 x 60 = 600 С
(b) Рассчитайте, сколько электроэнергии был перенесен лампой.
Два пути:
(i) E = QV = 600 x 12 = 7200 Дж, самый простой, но вы можете рассчитать его, не зная Q, из:
(ii) E = IVt = 2 x 12 x 5 x 60 = 7200 Дж
5 квартал Устройство имеет мощность 1.5 кВт и работает от сети 230 В.
Если прибор используется в течение 15 минут, сколько заряда прошло по цепи?
1,5 кВт ≡ 1500 Вт ≡ 1500 Дж / с
Общая переданная энергия = мощность x время = 1500 x 15 x 60 = 1 350 000 Дж
E = QV, поэтому Q = E / V = 1350 000/230 = 5870 C (3 SF)
Ответ можно рассчитать по другой маршрут
P = IV, I = P / V = 1500/230 = 6.522 А
Q = It = 6,522 x 15 x 60 = 5870 C (3 SF)
Q6
3d. Еще немного о разности потенциалов – действие двух последовательно соединенных резисторов
Схема 41 показывает два подключенных резистора. последовательно.
Справа показано, что происходит с p.d. по часовой стрелке по цепи (направление условного тока).
Повышается потенциальный запас аккумулятора разность зарядных потенциалов заряда до 12 В.
По мере прохождения заряда через 1-й резистор R ₁, он теряет энергию и п.д. падает на 8 В до п.п. из 4 В.
По мере прохождения заряда через 2-ю резистор R ₁, он снова теряет энергию и п.о. падает на 4 В до p.d. из 0 В.
Пока есть полная цепь, процесс повторяется.
Поскольку E = QV, выделяется вдвое больше энергии резистором R ₁ (p.d. 8 В), чем R ₂ (p.d. 4 В) для тот же ток.
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс
4. Электрическое сопротивление – эксперименты по исследовать ВАХ различных сопротивлений и достоверность, или в противном случае – Закона Ома
4а. Что влияет на сопротивление провода? Сопротивление постоянный?
и s графики вольт-амперных характеристик (ВАХ) объяснил
Сопротивление цепи зависит от несколько факторов:
(i) толщина сопротивления провод – для однокомпонентного резистора
(ii) длина сопротивления провод – для однокомпонентного резистора
(iii) если более одного сопротивления, они подключены последовательно или параллельно?
(iv) температура компонента действует как сопротивление
Раздел 4.описывает и объясняет несколько примеров графиков ВАХ – которые можно исследовать с помощью схемы 31 (справа)
На принципиальной схеме 31 справа показано как можно исследовать изменение тока через сопротивление (или любой компонент) при изменении разности потенциалов.
Графики разности потенциалов тока используются, чтобы показать, как ток через компонент изменяется в зависимости от разности потенциалов на нем.
Сопротивление некоторых резисторов / компонентов действительно меняется как действующий и п.д. изменения например диодная или лампа накаливания.
Узнайте, как и почему в разделах 4d. и 4e.
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс
4b. Исследование электрического сопротивления провода – изменение длины или ширины
Схема 30 показывает, как исследовать сопротивление провода
Относительно тонкая проволока закреплена на каждый конец на линейке с разметкой в миллиметрах с помощью зажимов «крокодил».
Вам понадобится амперметр для измерения ток в амперах и вольтметр для измерения p.d. через провод в вольт.
Провод подключается в серии с аккумуляторным блоком питания, переключателем и амперметром для измерения силы тока течет по проводу в амперах.
Вольтметр , для измерения p.d, есть подключен параллельно через резистивный провод.
Обратите внимание, что амперметр всегда подключается к последовательно с компонентом , но вольтметр всегда подключается параллельно по любому исследуемому компоненту.
Один конец провода, подключенный через вольтметр закреплен (слева), но на другом конце есть зажим типа «крокодил», который действует как подвижный точку контакта для размещения на различном расстоянии вдоль провода сопротивления от слева направо.
Замкните выключатель, чтобы замкнуть цепь и начать снимать показания.
Лучше всего открыть переключатель между показания, чтобы свести к минимуму риск нагрева провода.
Вы можете изменить расстояние d (мм) от слева (0 мм) в точку дальше вправо и возьмите серию пар из п.d и текущие показания, например каждые 50 мм (можно работать в см, получается нет разницы!).
Используя закон Ома, вы вычисляете сопротивление в омах из уравнения R = V / I
Ты затем можно построить график зависимости сопротивления (Ом) от длины провода d (мм) – показано справа.
Вы должны обнаружить, что график является линейным с его начало координат x, y в точке 0,0.
Это означает, что сопротивление пропорционально длине провода .
Если не закрепить провод точно на 0 мм, график по-прежнему должен быть линейным, но начало линии не будет быть 0,0.
Если повторить эксперимент с провода разного диаметра, вы должны обнаружить, что градиент становится ниже, толще проволока.
Для провода той же длины сопротивление меньше толще проволока – хорошая аналогия – легкость, с которой вода течет через труба тонкого или большего диаметра.
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс
4c. Изучение ток – напряжение характеристики провода
Это эксперимент по закону Ома
Схема 31 показывает, как исследовать, как I изменяется в зависимости от V для сопротивления
.
Следствие направлено на поиск вне …
… как ток течет через резистор меняются в зависимости от разности потенциалов на нем?
Постоянный резистор представляет собой ‘компонент’ в цепи и должен иметь постоянную температуру на протяжении всего эксперимента (см. ниже температура последствия).
В этом случае простой проволочный резистор соединены последовательно с блоком питания и амперметром.
The p.d. измеряется по фиксированному сопротивление с вольтметром,
Однако, также подключенный последовательно, добавлен переменный резистор, так что вы можете удобно изменить разность потенциалов и тем самым изменить ток протекает через компонент.
Это позволяет собрать целую серию пар показаний I и V, с помощью которых можно построить подходящие графики – в этом случай V против I, но часто делается как I против V.
Используя переменный резистор, вы постепенно увеличивайте разность потенциалов на компоненте, принимая соответствие текущему чтению, например увеличиваясь на 0,5 В. за раз. Повторите каждый читать дважды и использовать среднее значение.
После этого можно поменять местами клеммы аккумулятора. и повторить все показания.
Если вы построите p.d. по сравнению с текущим, график линейный , если он подчиняется закону Ома – тогда он называется ‘ омический кондуктор ‘.
Это я изобразил графиком вверху справа, а градиент равен сопротивлению в Ом .
Это соответствует закону Ома уравнение V = IR , поэтому градиент равен R .
Если график остается линейным, сопротивление остается постоянным.
Этот график не представляет показания сняты после перестановки полюсов аккумулятора.
Однако показывает, как получить значение сопротивления графическим методом.
Это линейный график и фраза линейный компонент может использоваться.
Для таких компонентов, как провод, который не нагревается, вы должны получить линейный график p.d. (V) против I (A) с градиент R (Ω). (правый график).
Вы должны убедиться, что провод не сильно нагревается – если начинает нагреваться, сразу отключите резистор («выключите») и дайте ему остыть.
Если вы построите график зависимости I от V, градиент будет 1 / R (обратная величина сопротивление), линейный график .
Этот график показывает, что вы получаете построение всех данных, включая показания I-V, снятые после реверсирования клеммы аккумулятора.
График (1) является построенный на поперечной оси. Верхняя правая половина – это ваш первый набор результатов, затем вы переверните клеммы на источнике питания и повторите эксперимент дает нижнюю левую часть графика.
Обратите внимание, что вы получите только линейный график, если температура проволоки остается постоянной .
Когда ток (А) пропорционален к p.d (V) он описывается как омический провод (подчиняется закону Ома!).
С помощью схемы 31 вы можете проверить любой резистор или любой другой тип компонента схемы, и результаты обсуждается ниже, начиная с резюме факторов, влияющих на сопротивление.
Так, сопротивление омического проводника, например цепь компонент не меняется независимо от того, проходит ли ток – постоянный градиент 1 / R для графика 1.
Это ожидаемые линейные графики для фиксированный резистор с использованием схемы 31 выше.
Думая против часовой стрелки на диаграмме, разные линии графика могут отображать убывающее сопротивление е.г. (i) резистивный провод становится короче при том же диаметре, или (ii) увеличение диаметра при фиксированной длине провода.
При постоянной температуре ток, протекающий через омический проводник прямо пропорционален разности потенциалов на это – уравнение: В = IR или I = V / R .
Однако, это только правда, так как линейный график, если температура не изменять.
Комментарии к переменным в этом частный эксперимент по закону Ома
Ток всегда определяется комбинация п.о. (В) и сопротивление R (Ом).
Независимая переменная что мы изменяем или контролируем в эксперименте – в этом случае вы можете считать его р.д. управляется переменным резистором.
Одно из соглашений состоит в том, чтобы построить независимая переменная на оси абсцисс, а зависимая переменная на оси ось y.
Этот означает, что сопротивление R, является обратной величиной градиента – немного больше неудобно рассчитывать сопротивление, чем на графике V в зависимости от I, где градиент – это сопротивление. Закон Ома: I = В / р.
Зависимая переменная – это то, что мы тестируем или измеряем в эксперименте, это ток I (A), который зависит от настройки переменного резистора, который, в свою очередь, контролирует разность потенциалов на резисторе.
Контрольные переменные – это то, что мы сохраняем то же самое во время эксперимента, чтобы убедиться, что это честный тест например в этом случае сохраняется провод и температура постоянная, НЕ должна изменяться – не меняйте провод и не допускайте нагреться.
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс
4г. Исследование вольт-амперных характеристик металла лампа накаливания

Когда электрический заряд проходит через высокое сопротивление, как тонкая металлическая нить лампы накаливания, она передает часть электроэнергия к накопителю тепловой энергии нити накала. Электрический заряд работают против сопротивления .
Схема 45 показывает, как можно исследовать характеристики разности токов и потенциалов нить лампочка.
Вольтметр подключен параллельно термистор, п.д. В измеряется в вольтах ( В ).
Переменный резистор позволяет варьировать п.д. и текущий поток.
Амперметр, подключенный последовательно, дает текущее значение I в амперах ( A, ).
В прохождение тока нагревает нить накала и поднимается в температура вызывает повышение сопротивления . Итак, нить Лампа – это неомический провод .
Этот «эффект нагрева» влияет на все резисторы.
По мере увеличения тока выделяется больше тепловой энергии, и нить накаливания становится все горячее и горячее, поэтому дальнейшее повышение температуры еще больше увеличивает сопротивление.
Это уменьшает скорость, с которой ток увеличивается с увеличение разности потенциалов .
Следовательно, градиент I-V кривая графика уменьшается, и все больше с увеличением температура – график 2. Это нелинейный график .
Если градиент меняется, тогда сопротивление меняется.
График (2) является построенный на поперечной оси.Верхняя правая половина – это ваш первый набор результатов, затем вы переверните клеммы на источнике питания и повторите эксперимент дает нижнюю левую часть графика.
Фраза нелинейная компонент может использоваться.
Когда ток (А) НЕ пропорциональная p.d (V) лампа накаливания описывается как неомический провод (не подчиняется закону Ома!).
У вас такой же график в форме треугольника. для термистор.
Теория – со ссылкой на схему металлической конструкции
Металлическая кристаллическая решетка состоит из неподвижных ионов и свободно движущихся электроны между ними. С повышением температуры ионы металлов колеблются сильнее. сильно, в котором электроны сталкиваются, и это препятствует прохождению электронов, уменьшая поток заряжать. По мере увеличения тока вибрации увеличиваются, вызывая больше электрической энергии, которая будет преобразована в тепло – увеличивая температура И сопротивление металлической нити, тем самым еще больше понижая ток.
Итак, увеличение i n по температуре увеличивает сопротивление лампы накаливания (или большинства других резисторы) и снижает ток, протекающий для заданного p.d.
Если резистор становится слишком горячим, ток почти не будет течь.
Есть одно важное исключение к этому «правилу» см. примечания к термистор, где сопротивление фактически падает с повышение температуры.
Лампа накаливания – лишь одна из многих примеры были энергия передается с пользой , НО есть всегда теряется тепловая энергия в накопитель тепловой энергии устройства и Окрестности .
Нить накала часто изготавливается из металлический вольфрам, плавящийся при> 3400 ^o C и ярко светящийся при 2500 ^o C, но он все равно испаряется очень медленно. Инертный газ например, добавляется аргон или азот, чтобы уменьшить это испарение – любое испаренные атомы вольфрама попадают в инертный (и, следовательно, неокисляющий) Ar или N ₂ молекул и, надо надеяться, снова конденсируются на нити.
См. Сохранение энергии, передача-преобразование энергии, эффективность – расчеты
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс
4e. Исследование вольт-амперных характеристик диода

Модель ток через диод протекает только в одном направлении – см. график 3.
Сопротивление в обратном направлении очень высока – следовательно, это фактически «односторонняя» система.
Схема 43 показывает, как можно исследовать вольт-амперная характеристика диода.
Вольтметр подключен параллельно термистор, п.д. В измеряется в вольтах ( В ).
Переменный резистор позволяет варьировать п.д. и текущий поток.
Амперметр, подключенный последовательно, дает текущее значение I в амперах ( A, ).
Диод имеет очень высокое сопротивление в обратное направление .
Также есть порог р.о. (например, 1,4 В) до того, как ток вообще потечет – внимательно посмотрите на график – есть короткий горизонтальный участок, прежде чем ток поднимется с нуля и со временем становится линейным.
Таким образом, вы получаете верхнюю правую часть графика 3 по сравнению с графиками 1 и 2 выше.
Это потому, что когда вы делаете экспериментируйте, используя схему, описанную выше, по изменению подключений, вы не обнаружите никаких текущих потоков при изменении p.d.
Его нелинейный График .
Если градиент меняется, то сопротивление меняется.
Когда ток (А) НЕ пропорциональный p.d (V), диод описывается как неомический провод (не подчиняется закону Ома!).
Фраза Нелинейный компонент может быть использовано.
График (3) является построенный на поперечной оси. Верхняя правая половина – это ваш первый набор результатов, затем вы переверните клеммы на источнике питания и повторите эксперимент дает нижнюю левую часть графика.
Так как ток течет только в одну сторону через диод его можно использовать для преобразования переменного тока в постоянный Текущий.
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс
Практическая работа по помощь в развитии ваших навыков и понимания, возможно, включала следующее:
с использованием ламп накаливания и резисторов для исследования разности потенциалов – Текущий характеристики,
ПРИЛОЖЕНИЕ 1: Важные определения, описания, формулы и ед.
Примечание: Вы можете / можете нет (но не волнуйтесь!), столкнулись со всеми этими терминами, это зависит от как далеко продвинулась ваша учеба.В вашем курсе вам может не понадобиться каждая формула – решать вам.
V разность потенциалов ( p.d ., обычно называемая “ напряжение ”) – это движущий потенциал, который перемещает электрический заряд вокруг схема – обычно электронов .
Возможная разница – это работа, выполненная в перемещение единицы заряда.
Показывает, сколько энергии передается за единицу заряда, когда заряд перемещается между двумя точками в цепи е.г. между выводами аккумуляторной батареи.
г. в любой части цепи измеряется в вольтах, В .
Я ток – это скорость протекания электрического заряда в кулонов в секунду ( C / s ), измеряется в амперах (амперы, A, ).
Количество переданного электрического заряда a give time = текущий расход в амперах x прошедшее время в секундах
Формула соединения: Q = Это , I = Q / t, t = Q / I, Q = электрический заряд перемещается в кулонов ( C ), время т ( с )
рэнд сопротивление в цепи, измеренное в Ом ( Ом ).
Сопротивление замедляет прохождение электрического заряда – он противостоит потоку электрического заряда .
Формула соединения: В = ИК , I = V / R, R = V / I (Это формула для Закон Ома)
P является мощность , передаваемая цепью = показатель энергии передача ( Дж / с, ) и измеряется в Вт, ( Вт, ).
Формула соединения: P = IV , I = P / V, V = P / I также P = I ² R (см. также P = E / t ниже)
E = QV , энергия, передаваемая количеством электрического заряда потенциалом разность вольт.
переданной энергии (джоулей) = количество электрического заряда (кулоны) x разность потенциалов (вольт)
Q = E / V, V = E / Q, E = передача энергии в джоулях ( J ), Q = электрический заряд перемещен ( C ), V = p.d. ( В )
E = Pt , P = E / t, t = E / P, где P = мощность ( Вт, ), E = переданная энергия ( Дж) , t = затраченное время ( с )
Передаваемая энергия в джоулях = мощность в ваттах. x время в секундах
Формула связи: Поскольку E = Pt и P = IV, передаваемая энергия E = IVt
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс
Что дальше?
Электричество и ревизия магнетизма индекс нот
1.Полезность электроэнергии, безопасность, передача энергии, расчеты стоимости и мощности, P = IV = I ² R, E = Pt, E = IVt
2. Электрические схемы и как их рисовать, условные обозначения схем, параллельность схемы, объяснение последовательных схем
3. Закон Ома, экспериментальные исследования сопротивление, I-V графики, расчеты V = IR, Q = It, E = QV
4. Схема устройств и как они используются? (е.г. термистор и LDR), соответствующие графики gcse Physical Revision
5. Подробнее о последовательных и параллельных цепях. электрические схемы, измерения и расчеты gcse физика
6. Электроснабжение «Национальной сети», экология вопросы, использование трансформаторов gcse примечания к редакции физики
7. Сравнение способов получения электроэнергии gcse Заметки о пересмотре физики (энергия 6)
8.Статическое электричество и электрические поля, использование и опасность статического электричества gcse примечания к редакции физики
9. Магнетизм – магнитные материалы – временные (индуцированные) и постоянные магниты – использует gcse физика
10. Электромагнетизм, соленоидные катушки, использование электромагнитов gcse примечания к редакции физики
11. Моторное воздействие электрического тока, электродвигатель, громкоговоритель, правило левой руки Флеминга, F = BIL
12.Эффект генератора, приложения, например. генераторы производство электричества и микрофон gcse физика
ВСЕ мои GCSE Примечания к редакции физики
ИЛИ воспользуйтесь [GOGGLE ПОИСК]
Версия IGCSE заметки по закону Ома исследования сопротивления V = IR Q = It вычисления KS4 физика Научные заметки на Исследование сопротивления по закону Ома V = IR Q = It расчеты GCSE руководство по физике примечания к закону Ома исследования сопротивления V = IR Q = It расчеты для школ, колледжей, академий, научных курсов, репетиторов, изображений рисунки-диаграммы для исследования сопротивления по закону Ома V = IR Q = Он вычисляет научные исправления примечания на Исследование сопротивления по закону Ома V = IR Q = It расчеты для пересмотра модулей физики примечания по темам физики, чтобы помочь в понимании Исследование сопротивления по закону Ома V = IR Q = It расчеты университетские курсы физики карьера в науке, физике вакансии в машиностроении технический лаборант стажировка инженер стажировка по физике США 8 класс 9 класс 10 AQA Заметки о пересмотре GCSE 9-1 по физике по закону Ома исследования сопротивления V = IR Q = It вычисления GCSE примечания к закону Ома исследования сопротивления V = IR Q = It расчеты Edexcel GCSE 9-1 физика наука примечания к редакции Исследование сопротивления по закону Ома V = IR Q = It расчеты для OCR GCSE 9-1 21 век научные заметки по физике об исследованиях сопротивления по закону Ома V = IR Q = Расчет OCR GCSE 9-1 Шлюз физики примечания к пересмотру исследований сопротивления по закону Ома V = IR Q = It вычисления WJEC gcse science CCEA / CEA gcse science
ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс

Заряд, ток и разница потенциалов
Обозначения схем – вы встречали эти обозначения схем в GCSE Physics.
Обычный ток течет по цепи от положительной (+) стороны ячейки к отрицательной (-). Однако электронов проходят по цепи в противоположном направлении от отрицательной (-) стороны ячейки к положительной (+).
Заряд, ток и разность потенциалов
Заряд (Q) – заряд измеряется в кулонах (Кл).
Один электрон несет заряд 1,6 x 10 ^-19 Кл.

Ток (I) – измеряется в амперах (А).
Ток – это скорость потока заряда . Ток в 1 А означает, что 1 кулон заряда проходит через точку в цепи каждую секунду. (1 A = 1 C s ^-1) Ток в цепи измеряется с помощью амперметра, который включен последовательно с интересующим компонентом в цепи.
I = ток в амперах, А
DQ = заряд в кулонах, К
Dt = время в секундах, с

Разность потенциалов (В) – измеряется в вольтах (В).
Потенциальная разница – это работа, выполненная на единицу заряда . Разность потенциалов в 1 В означает, что на один кулон заряда выполняется 1 джоуль работы. (1 В = 1 Дж C ^-1) Разность потенциалов в цепи измеряется с помощью вольтметра, который размещается параллельно с интересующим компонентом в цепи.
В = разность потенциалов в вольтах, В
Вт = выполненная работа или переданная энергия в джоулях, Дж
Q = заряд в кулонах, Кл

Сопротивление (Вт) – это отношение разности потенциалов на компоненте к току, протекающему через него, измеряется в омах (Вт).
R = сопротивление в Ом, Вт
В = разность потенциалов в вольтах, В
I = ток в амперах, А
Примеры;
Q1) Если все электроны несут заряд 1,6 x 10 ^-19 C, сколько электронов потребуется, чтобы получить общий заряд в один кулон?
Q2) Если ток 0.50 ампер протекает через цепь в течение 120 секунд. Сколько заряда будет передано в компонент в цепи?
Q3) Заряд в 4,0 кулонов прошел через разность потенциалов 24 вольт, сколько энергии было передано?
Q4) Разность потенциалов на компоненте составляет 12 В, а ток через него – 0,37 А. Каково сопротивление компонента?
Электричество – Закон Кулона – Физика 299
Электричество – Закон Кулона – Физика 299
“Когда человек хотел создать машину, ходить он создал колесо, не похожее на ногу »
Гийом Аполлинер

Величина силы притяжения (или отталкивания), F ₁₂ между двумя точечными зарядами q ₁ и q ₂ составляет дается законом Кулона.

, где R ₁₂ – расстояние между обвинения. k – константа пропорциональности, известная как кулоновская константа, имеющая значение 9 x 10 ⁹ Н-м ² / C ² дюйм вакуум.
Обратите внимание, что кулоновская постоянная k равна часто заменяется на (1 / 4π ε ₀), где ε ₀ – диэлектрическая проницаемость вакуума (подробнее позже).
Направление этой силы вдоль линии, соединяющей два обвинения со смыслом, определяемым относительными знаками зарядов
Обратите внимание, что сила, действующая на каждый заряд, имеет одинаковую величину (как требуется третьим законом движения Ньютона).

Для двух 1 кулоновских зарядов, разделенных 1 метром, величина силы определяется выражением,
F = (9 x 10 ⁹ x 1 x 1) / 1 = 9 x 10 ⁹ Ньютонов
Это очень большая сила (достаточная для переместить Mt. Эверест с ускорением 1см / с (²). В Кулон очень большой блок . Типичные макроскопические заряды измеряются в микрокулонах (10 ^-6 C).
Чтобы справиться с ситуациями с более чем одним обвинением, рассматриваться попарно, так что общая сила на одном заряде будет векторная сумма силы из-за каждого из других обвинений. Например сила на q ₁ за счет всех прочих расходов q ₂, q ₃, q ₄ … было бы быть данный по,
Факс ₁ = Факс ₂₁ + Факс ₃₁ + Факс ₄₁ + …
Уведомление в сходство из Закон Кулона к закону тяготения Ньютона

оба являются законами «обратных квадратов».Заменяющая плата за массу и «k» вместо «G», и у вас есть закон Кулона.
Относительные величины кулоновского постоянная k = 9 x 10 ⁹ и гравитационная постоянная G = 6,67 x 10 ^-11, является показателем относительной силы две силы. Электрическая сила притяжения очень, очень сильнее гравитационной силы притяжения.

“The беспроводной телеграф является нет трудно к понимать. Обычный телеграф похож на очень длинную кошку.Ты тянешь хвост в Нью-Йорке, и Это мяукает в Лос-Анджелес. Беспроводная связь то же самое, только без кота ».
Альберт Эйнштейн

Доктор К. Л. Дэвис
Физический факультет
Университет Луисвилля
электронная почта : [email protected]
Второй закон термодинамики
Термодинамика – раздел физики который имеет дело с энергией и работой системы.Термодинамика занимается только с крупномасштабным откликом системы, который мы можем наблюдать и измерять в экспериментах. В аэродинамике термодинамика газа, очевидно, играет важную роль в анализе двигательные установки. В первый закон термодинамики определяет отношения между различными формами кинетическая и потенциальная энергия, присутствующая в системе, работай что система может выполнить и передачу высокая температура.Закон гласит, что энергия сохраняется во всех термодинамических процессах.
Однако мы можем представить себе термодинамические процессы, которые сохранят энергию но которые никогда не встречаются в природе. Например, если мы поднесем горячий предмет в контакт с холодным предметом, горячий предмет остывает, а холодный предмет нагревается до достижения равновесия. Передача тепла идет от горячий объект к холодному объекту. Мы могли представить себе систему, в которой вместо этого тепло будет передаваться от холодного объекта к горячему, и такая система не нарушила бы первый закон термодинамики.Холод объект станет холоднее, а горячий объект станет горячее, но энергия будет быть сохраненным. Очевидно, что мы не встречаем такой системы в природе и Чтобы объяснить это и подобные наблюдения, термодинамики предложили второй закон термодинамики. Классиус, Кельвин и Карно предложили различные формы второго закона, чтобы описать конкретную физическую проблему, которую каждый изучение. Изложенное на слайде описание второго закона было взято. из учебника Холлидея и Резника “Физика”.Начинается с определения новой переменной состояния, называемой энтропия. Энтропия имеет множество физические интерпретации, включая статистический беспорядок системы, но для наших целей будем считать энтропию просто еще одним свойством системы, например энтальпия или температура.
Второй закон гласит, что существует полезная переменная состояния, называемая энтропией. Изменение энтропии (дельта S) равно теплопередаче (дельта Q), разделенной по температуре (Т).
дельта S = (дельта q) / T
Для данного физического процесса энтропия система и окружающая среда останутся неизменными, если процесс может быть наоборот. Если обозначить начальное и конечное состояния системы буквами «i» и «f», потом:
Sf = Si (обратимый процесс)
Пример обратимого процесса . В идеале заставляет течь через суженную трубу.(Идеально означает отсутствие потерь в пограничном слое). Когда поток движется через сужение, давление, температура и скорость изменится, но эти переменные вернутся к исходному значения после сужения. В штат газа вернется в исходное состояние, и изменение энтропии системы будет нулем. Второй закон гласит, что если физический процесс необратимый , энтропия системы и окружающая среда должна увеличиваться; конечная энтропия должна быть больше, чем начальная энтропия.
Sf> Si (необратимый процесс)
Примером необратимого процесса является проблема обсуждается во втором абзаце, где горячий предмет соприкасается с холодным предметом. В конце концов, они оба достигают одинаковой температуры равновесия. Если мы тогда разделяют предметы, которые они естественным образом не возвращаются к исходной (другой) температуре. В процесс доведения их до одинаковой температуры необратим.
Применение второго закона описывает, почему тепло передается от горячий объект к холодному объекту. Предположим, что тепло передается от горячий объект (объект 1) с температурой T1 к холодному объекту (объект 2) с температурой T2. Количество переданного тепла равно Q, а конечное равновесие Температуру для обоих объектов назовем Tf. Температура горячего объекта меняется поскольку тепло передается от объекта.Средняя температура горячего объекта во время процесс мы назовем Th, и это будет среднее значение T1 и Tf.
Th = (T1 + Tf) / 2
Аналогично, для холодного объекта конечная температура равна Tf, а средняя температура во время процесса равна Tc, которая является средним значением Tf и T2.
Тс = (Т2 + Тф) / 2
Th всегда будет больше Tc, потому что T1 больше T2.
Th> Tc
Изменение энтропии горячего объекта будет (-Q / Th) со знаком минус применяется, потому что тепло передается от объекта.
дельта Sh = -Q / Th
Для холодного объекта изменение энтропии (Q / Tc) положительное, потому что тепло передается объекту.
дельта Sc = Q / Tc
Таким образом, полное изменение энтропии для всей системы будет задано уравнением
Sf = Si – Q / Th + Q / Tc
где Si и Sf являются конечным и начальным значениями энтропии.Член (Q / Tc) всегда будет больше, чем (-Q / Th), потому что Th больше, чем Tc. Следовательно, Sf будет больше Si, как предсказывает второй закон. Если бы вместо этого у нас было предположил, что тепло передается от холодного объекта к горячему, наш окончательное уравнение будет
Sf = Si + Q / Th – Q / Tc
Знаки условий будут быть измененным из-за направления теплопередачи.

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон сохранения энергии	Q_отд = Q_прин	Количество теплоты, отданное одним телом другому, равно количеству теплоты, принятому вторым телом.	Q – количество теплоты, [Дж]
Формула вычисления количества теплоты	Q = cmΔt	Количество теплоты – физическая величина, показывающая, какая энергия передана телу в результате теплообмена.	Q – количество теплоты, [Дж] c – удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1 °С, [Дж/кг°С] m – масса тела, [кг] Δt = t2 – ¬t1 – разность температур, [°С]
Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива	Q = qm	Топливо – вещество, которое в некоторых процессах выделяет тепло.	Q – количество теплоты, [Дж] q – удельная теплота сгорания топлива – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, [Дж/кг] m – масса топлива, [кг]
Формула вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества	Q = λm	Плавление – процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое.	Q – количество теплоты, [Дж] λ – удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое, [Дж/кг] m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления количества теплоты при парообразовании и конденсации	Q = Lm	Парообразование – процесс превращения жидкости в пар. Конденсация – переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного.	Q – количество теплоты, [Дж] L – удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг] m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления абсолютной влажности	ρ=m_пара/V_{воздуха}	Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.	ρ – абсолютная влажность, [кг/м3] m – масса пара, [кг] V – объем воздуха, [м3]
Формула вычисления относительной влажности воздуха	φ=ρ/ρ_н∙100%	Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.	φ – относительная влажность ρ – абсолютная влажность (плотность водяного пара), [кг/м3] ρ_н – плотность насыщенного пара при данной температуре, [кг/м3]
Формула для вычисления КПД тепловой машины		Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии.	А – полезная работа, которую совершает рабочее тело, [Дж] Q_н – количество теплоты, которое передал рабочему телу нагреватель, [Дж] Q_х – количество теплоты, которое рабочее тело передало холодильнику, [Дж]
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон Ома для участка цепи	I=U/R	Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.	I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника	R=ρL/S ρ=RS/L	Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник.	ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м] R – сопротивление, [Ом] S – площадь поперечного сечения проводника, [мм2] L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников	I = I1 = I2	Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом.	I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников	U = U1 = U2 I = I1 + I2 1/R_общ=1/R₁+1/R₂	Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе.	I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда.	q = It	Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику.	q – заряд, [Кл] I – сила тока, [А] t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока.	A = Uq A = UIt	Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д. Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле.	A – работа электрического тока, [Дж] U – напряжение на концах участка, [В] q – заряд, [Кл] I – сила тока, [А] t – время, [c]
Формула электрической мощности	P = A/t P = UI P = U²/R	Мощность – работа, выполненная в единицу времени.	P – электрическая мощность, [Вт] A – работа электрического тока, [Дж] t – время, [c] U – напряжение на концах участка, [В] I – сила тока, [А] R – сопротивление, [Ом]
Формула закона Джоуля-Ленца	Q=I²Rt	Закон Джоуля-Ленца: при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику.	Q – количество теплоты, [Дж] I – сила тока, [А]; t – время, [с]. R – сопротивление, [Ом].
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Правило правой руки		Расположим правую руку так, чтобы четыре согнутых пальца совпадали с направлением магнитных линий, тогда большой палец укажет направление тока в проводнике. Или Если направить большой палец правой руки по направлению тока в проводнике, то четыре согнутых пальца укажут направление линий магнитного поля тока.
Правило буравчика		Если вкручивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока.
СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон отражения света		Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости, при этом угол падения луча равен углу отражения луча.
Закон преломления		При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления, то есть при угле падения, близком к 90°, преломлённый луч практически исчезает, а вся энергия падающего луча переходит в энергию отражённого.	n – показатель преломления одного вещества относительно другого
Формула вычисления абсолютного показателя преломления вещества	n=c/v	Абсолютный показатель преломления вещества – величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде.	n – абсолютный показатель преломления вещества c – скорость света в вакууме, [м/с] v – скорость света в данной среде, [м/с]
Закон Снеллиуса	sinα/sinγ=v₁/v₂=n	Закон Снеллиуса (закон преломления света): отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная.	n – показатель преломления одного вещества относительно другого v – скорость света в данной среде, [м/с]
Показатель преломления среды	sinα/sinγ=n	Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная.	n – показатель преломления среды
Формула оптической силы линзы	D=1/F	Оптическая сила линзы – способность линзы преломлять лучи.	D – оптическая сила линзы, [дптр] F – фокусное расстояние линзы, [м]

Формула электрического заряда, q

Определение и формула электрического заряда

Элементарный заряд

Закон сохранения заряда

Закон Кулона

Примеры решения задач по теме «Электрический заряд»

Коэффициент полезного действия (кпд) — формулы, обозначение, расчет

КПД: понятие коэффициента полезного действия

КПД в механике

За счет чего процесс происходит?

КПД в термодинамике

Идеальная тепловая машина: цикл Карно

КПД в электродинамике

Формула количества теплоты в физике

Определение и формула количества теплоты

Формула расчета теплоты при изменении температуры

Формула количества теплоты при фазовых переходах

Единицы измерения количества теплоты

Примеры решения задач

Физика 10 класс. Законы, правила, формулы

Все формулы по физике 8 класса

Закон Ома простыми словами | boeffblog.ru

Задачи по физике и математике с решениями и ответами

Задача по физике – 2116

Задача по физике – 2117

Задача по физике – 2118

Задача по физике – 2119

Задача по физике – 2120

Задача по физике – 2121

Задача по физике – 2122

Задача по физике – 2123

Задача по физике – 2124

Задача по физике – 2126

Задача по физике – 2127

Задача по физике – 2128

Задача по физике – 2129

Задача по физике – 2130

Электрический заряд – Веб-формулы

Электрический заряд – физика

Схема – Электрические поля – Физика 108

Заряд, ток и разница потенциалов

Заряд, ток и разность потенциалов

Заряд (Q) – заряд измеряется в кулонах (Кл).

Ток (I) – измеряется в амперах (А).

Разность потенциалов (В) – измеряется в вольтах (В).

Сопротивление (Вт) – это отношение разности потенциалов на компоненте к току, протекающему через него, измеряется в омах (Вт).

Электричество – Закон Кулона – Физика 299

Второй закон термодинамики

Оставить комментарий Отменить ответ