Formelsammlung Physik Elektrische Ladung und Wechselwirkungskraft: Ladung 𝑄 [𝐶] und Stromstärke 𝐼 [𝐴]
𝐼=
Coulombsches Gesetz:
𝐹=
(Elektrische Feldkonstante 𝜖 ! = 8,854 · 10!!"
!! ·! ! !·!!
)
!" !"
bzw. 𝐼 =
!
·
!!" !
!! ·!! !!
!" !"
bzw. 𝐼 = 𝑄
𝑄! , 𝑄! : Ladung zweier punktförmiger Körper oder Metallkugeln, 𝑟 : Abstand der Körper bzw. der Kugelmittelpunkte
Elektrisches Feld: Elektrische Feldstärke 𝐸 [𝑉/𝑚]
𝐸=
Elektrische Feldstärke im homogenen Feld eines Plattenkondensators
𝐸=
! !!"
(Kraft 𝐹 auf eine Probeladung 𝑞!" )
!
(𝐸=
!
!
mit 𝜎 = 𝑄/𝐴 )
!! !!
𝑈: Spannung zwischen den Kondensatorplatten 𝑑: Abstand der Kondensatorplatten Elektrische Feldstärke 𝐸 im Radialfeld eines punktförmigen Körpers oder einer Metallkugel mit der Ladung 𝑄:
𝐸=
1 𝑄 · 4𝜋𝜖 ! 𝑟 !
!
Elektrisches Potential 𝜑 [𝑉]
𝜑=
Elektr. Spannung 𝑈 [𝑉] zwischen Punkten A und B
𝑈 = 𝜑! − 𝜑! = 𝛥𝜑
potentielle Energie einer Ladung 𝑞 in einem Punkten
𝑊 =𝑈·𝑞
!!"
(pot. Energie 𝑊 einer Probeladung 𝑞!" )
A und B der Spannungsdifferenz 𝑈 [𝑉]: Elektrisches Potential 𝜑 [𝑉] eines Radialfeldes
𝜑 =
1 𝑄 · 4𝜋𝜖 ! 𝑟
Kondensatoren: Kapazität 𝐶 [𝐹]
Kapazität eines Plattenkondensators
𝐶=
𝑄 𝜎𝐴 = 𝑈 𝑈
𝐶 = 𝜖! 𝜖!
!
(𝜖! : relative Permittivität)
!
A: Fläche der Kondensatorplatten, d: Abstand der Kondensatorplatten !
Spannung 𝑈 beim Laden und Entladen eines Kondensators der Kapazität 𝐶 über einen Widerstand 𝑅
𝑈(𝑡) = 𝑈! (1 − 𝑒 !!"! ) (beim Laden)
Energie 𝑊 [𝐽] des elektrischen Feldes 𝐸 in einem Plattenkondensator.
𝑊 = 𝜖! · 𝐴 · 𝑑 · 𝐸!
Pawletko – HvGG – 04.12.2012
!
𝑈(𝑡) = 𝑈! 𝑒 !!"! (beim Entladen) ! !
Formelsammlung Physik Die Richtung der magnetischen Feldlinien gibt in jedem Punkt an, wie sich der Nordpol einer frei drehbaren kleinen Magnetnadel ausrichtet. Die magnetischen Feldlinien verlaufen vom magnetischen Nord-‐ zum magnetischen Südpol. Magnetische Feldstärke (Flussdichte): 𝑩 𝐵=
𝐹 𝐼·𝑠
𝐹! = 𝑞 · 𝑣 · 𝐵 · sin 𝛼
(Kraft F auf einen von Stromstärke I durchflossenen Leiter der Länge s, der Senkrecht zu den magnetischen Feldlinien steht) Einheit Tesla 𝑇 =
! !·!
Magnetische Feldstärke in einer langen materiegefüllten Spule 𝐵 = 𝜇! · 𝜇! · 𝐼 ·
Lorentzkraft 𝑭𝑳
𝑁 𝑙
𝑞: Ladung 𝑣: Geschwindigkeit 𝐵: magnetische Feldstärke 𝛼: Winkel zwischen den Feldlinien und der Bewegugsrichtung Kreisbahn elektrisch geladener Teilchen in einem homogenen Magnetfeld (Feldlinien senkrecht zu Bahn) 𝐹! = 𝐹! → 𝑟=
𝑚·𝑣 𝑞·𝐵
𝜇! : magnetische Feldkonstante 𝜇! = 4𝜋 · 10!!
!" !
𝑚
𝜇! : relative Permeabilität des Materials N: Windungszahl der Spule l: Länge der Spule I: Stromstärke in der Spule Hallspannung 𝑼𝑯 (Hallefekt) 𝑈! = 𝑅! ·
𝐼 ·𝐵 𝑑
𝑅! : Hallkonstante des Materials 𝐼: Stromstärke 𝑑: Ausdehnung der Hallsonde in Richtung der Feldlinien
