Формулы в физике электричество – Количество электричества (электрический заряд) | Формулы и расчеты онлайн

Формулы. Постоянный электрический ток | FizPortal

Постоянный электрический ток. Основные формулы.

Сила и плотность электрического тока

I = Δq/Δt = dq/dt,
j = I/S,
[I] = A, [j] = A/м2,
где Δq, dq − заряд прошедший через поперечное сечение проводника за время Δt, dt, S − площадь поперечного сечения проводника.

Плотность тока в проводнике

j = qonvcp,
где vcp − средняя скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике, n − концентрация зарядов, qo − заряд частицы − носителя заряда (в металле qo = e).

ЭДС (электродвижущая сила)

E = A/q,
где q − единичный положительный заряд, A − работа сторонних сил по переносу заряда q от отрицательного к положительному полюсу источника.

Сопротивление однородного линейного проводника (R)

R = ρl/S, [R] = 1 Ом.

Проводимость проводника

G = 1/R = S/(ρl), [G] = Ом−1.

Удельная электрическая проводимость


σ = 1/ρ, [σ] = (Ом•м)−1,
здесь ρ − удельное электрическое сопротивление, S − площадь поперечного сечения проводника, l − его длина.

Сопротивление проводников при последовательном соединении

R = R1 + R2 + … + Rn = ΣRi.

Сопротивление проводников при параллельном соединении

1/R = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn = Σ1/Ri,
где Ri − сопротивление i-го проводника, n − число проводников.

Зависимость удельного сопротивления ρ от температуры

ρ = ρo(1 + αt), [ρ] = Ом•м,
где α − температурный коэффициент сопротивления [α] = K−1, ρo − удельное сопротивление проводника при 273 К (0 °С).

Закон Ома для однородного участка цепи

U = IR, I = U/R,

Закон Ома для неоднородного участка цепи

φ1 − φ2 = E12 − IR,

Закон Ома для замкнутой цепи

E = I(R + r), I = E/(R + r),
где U − напряжение на участке цепи, r − внутреннее сопротивление источника тока, R − сопротивление цепи (участка цепи), φ1 − φ2 − разность потенциалов на концах участка цепи, E12 − алгебраическая сумма ЭДС источников тока, входящих в участок, E − алгебраическая сумма ЭДС всех источников тока цепи.

Последовательное соединение одинаковых элементов ЭДС батареи

Eб = nE,
внутреннее сопротивление батареи
rб = nr,
ток в полной цепи
I = nE/(R + nr),
где E − ЭДС одного элемента,
n
− число элементов.

Параллельное соединение одинаковых элементов ЭДС батареи

Eб = E,
внутреннее сопротивление батареи
rб = r/n,
ток в полной цепи
I = E/(R + r/n),
где n − число элементов.

Работа постоянного тока за время t

A = IUt = I2Rt = U2t/R.

Мощность тока

P = IU = I2R = U2/R.

 За время t в цепи постоянного тока выделяется теплота (закон Джоуля-Ленца)

Q = I2Rt.

Электрический ток в электролитах (законы Фарадея)

m = kq,
k = M/(NAeZ) = M/(FZ),
где m − масса вещества, выделившегося на электроде, k − электрохимический эквивалент вещества, q − электрический заряд, прошедший через электролит.
 Если ток в цепи постоянен, то
q = IΔt
и
m = kIΔt.

Обобщенный закон

m = MIΔt/(FZ),
здесь Δt − промежуток времени, за который заряд проходит через электролит, Z − валентность иона, F = eNA = 96500 Кл/моль − постоянная Фарадея.
 Закон Ома справедлив для электролитов.

fizportal.ru

Физика Электричество и магнетизм

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Точечным называется заряд, размерами и формами которого, в данных условиях можно пренебречь.

Элементарный заряд:

Система называется электрически изолированной, если она не взаимодействует не с какими другими заряженными телами.

Закон сохранения электрического заряда:

Алгебраическая сумма электрических зарядов, образующих замкнутую электрически изолированную систему не изменяется при любых взаимодействиях тел, внутри данной системы:

Закон Кулона:

Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов пропорциональна величине каждого из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Линейная плотность заряда:

[Кл/м]

Поверхностная плотность заряда:

Объемная плотность заряда:

Поле называется электростатическим, если оно образовано неподвижными зарядами.

Напряженность – это силовая характеристика электрического поля.

Напряженностью электрического поля называется векторная физическая величина, равная отношению силы, действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда.

[Н/Кл]

Электростатическое поле называется однородным, если вектор во всех его точках одинаков по модулю.

Электрическое поле называется стационарным, если оно не меняется с течением времени.

Линиями напряженности (силовыми линиями) называются линии, проведенные в поле так, что касательная к ним в каждой точке, совпадает по направлению с вектором напряженности.

Принцип суперпозиции полей:

Напряженность электрического поля системы неподвижных точечных зарядов, равна сумме напряженностей, созданных каждым зарядом.

Напряженность поля, созданная равномерно заряженным кольцом зарядом q:

Элементарный поток вектора напряженности электрического поля:

Полный поток:

– поток вектора напряженности.

Теорема Остроградского – Гаусса для электростатического поля в вакууме:

Поток вектора напряженности через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, заключенной внутри этой плоскости деленной на электрическую постоянную:

Поток вектора напряженности в точке, находящейся на некотором расстоянии от центра сферы:

Напряженность поля, созданная нитью:

Напряженность поля, созданная разноименно заряженными плоскостями:

Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля:

Потенциальная энергия взаимодействия зарядов:

Потенциал – это энергетическая характеристика электрическая поля.

Потенциал электрического поля численно равен отношению потенциальной энергии, которой обладает заряд в данной точке поля к величине этого заряда.

Потенциал точечного заряда:

Связь потенциальной энергии и консервативной силы:

Связь напряженности с потенциалом:

Сила тока – это скалярная физическая величина, равная отношению заряда dq, прошедшего через сечение проводника S за малый промежуток времени, к величине этого промежутка времени dt.

Плотность тока

– Векторная физическая величина, модуль которой определяется формулойа направление совпадает с направлением движения положительного заряда.

Плотность тока через концентрацию носителей заряда:

Из формулы можно получить выражение силы тока через плотность тока

Закон Ома для однородного участка цепи:

Удельная электропроводность:

Закон Ома в дифференциальной форме:

Плотность тока прямо пропорциональна напряженности электрического поля в данной точке.

Условие существования электрического тока в цепи, ЭДС.

В источнике тока заряды переносятся от меньшего потенциала к большему, следовательно, такую работу могут совершать силы неэлектрического взаимодействия, а сторонние.

ЭДС называется отношение работы сторонних сил по перемещению заряда к величине этого заряда.

Полная работа по перемещению заряда в цепи будет равна:

Величина, численно равная работе, совершаемой сторонними и электростатическими силами при перемещении единичного положительного заряда вдоль цепи к величине этого заряда называется напряжением.

Закон Ома для полной цепи:

МАГНЕТИЗМ.

Закон Ампера для параллельных токов:

Магнитным моментом пробного контура называется вектор, равный по величине произведений силы тока в контуре на площадь данного контура. Направление совпадает с положительной нормалью.

Вращательный механический момент – векторная физическая величина, равная векторному произведению ;

Вектор магнитной индукции численно равен отношению максимального вращательного момента, который действует на контур со стороны внешнего магнитного поля к величине магнитного поля к величине магнитного момента контура.

В = [Тл]

Закон Био – Савара – Лапласа

Этот закон позволяет определить величину индукции магнитного поля, созданного элементарным проводником в произвольной точке поля.

Принцип суперпозиции:

;

Индукция магнитного поля, создаваемая проводником конечной длины:

Индукция магнитного поля, создаваемая проводником бесконечной длины:

Индукция магнитного поля, создаваемая кольцом:

Индукция магнитного поля в центре кольца:

Закон Ампера (Сила Ампера)

На проводник с током, находящийся в магнитном поле действует сила ампера

Сила Лоренца

Радиус движения частицы в магнитном поле:

Период обращения частицы в магнитном поле:

Шаг – это расстояние, которое проходит частица между двумя радиусами, то есть за время равное периоду.

Самоиндукцией называется возникновение ЭДС в проводнике вследствие изменения в нем электрического тока. Эта ЭДС называется ЭДС самоиндукции.

Ток при замыкании и размыкании цепи

Уравнения Максвелла

1)

2)

3)

4)

studfiles.net

Формулы «Электричество. Магнетизм» — Репетитор физики, математики

15. Электростатика

Значение вектора напряженности [В/м]        

Напряженность точечного заряда                 

Напряженность равномерно заряженной сферы:

1) внутри сферы                                          ;

2) снаружи сферы                                        

Закон Кулона                                               

Для однородного электрического поля:

1) Электрическая сила,
действующая на заряд                                 

2) Потенциальная энергия заряда                

3) Потенциал электрического поля              

4) Напряжение (разность потенциалов)        

5) Напряжение через напряженность            

6) Работа электрического поля                      

                                                                   

                                                                   

                                                                   

Потенциал поля точечного заряда [В]            

Потенциал поля заряженной сферы :

1) внутри сферы равен
потенциалу на поверхности:                         

2) снаружи сферы                                         

Электрическая емкость конденсатора [Ф]      

Электрическая емкость плоского
конденсатора                                                

Энергия конденсатора [Дж]                           

                                                                   

                                                                   

При последовательном соединении конденсаторов:

1) Напряжение батареи конденсаторов         

2) Заряд на всех конденсаторах                    

3) Емкость батареи конденсаторов                

При параллельном соединении конденсаторов:

1) Напряжение на всех конденсаторах          

2) Заряд батареи конденсаторов                   

3) Емкость батареи конденсаторов                

16. Законы постоянного тока

Сила тока [А]                                               

Закон Ома для участка цепи                         

Закон Ома для полной цепи                          

Сопротивление проводника [Ом]                   

При последовательном соединении резисторов:

1) Напряжение между входом
и выходом цепи                                           

2) Сила тока  во всех резисторах                

3) Эквивалентное сопротивление цепи         

При параллельном соединении резисторов:

1) Напряжение на всех резисторах               

2) Сила тока через вход и выход цепи          

3) Эквивалентное сопротивление цепи         

для двух параллельно соединенных резисторов   

Работа тока на однородном
участке цепи [Дж]                                        

                                                                   

                                                                   

Количество теплоты, выделяющееся
на резисторе [Дж]                                        

Мощность тока [Вт]                                      

                                                                   

                                                                   

Первое правило Кирхгофа                            

Второе правило Кирхгофа                            

17. Магнитное поле

Сила Лоренца                                               

Сила Ампера                                               

Магнитный поток [Вб]                                  

ЭДС индукции в замкнутом контуре              

ЭДС индукции в катушке                              

ЭДС индукции в движущемся проводнике      

Индукционный ток                                        

Магнитный поток катушки                             

Индуктивность соленоида                             

ЭДС самоиндукции в катушке                       

Энергия магнитного поля
катушки с током                                          

mileta.su

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»

ru.solverbook.com

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *