Сила взаимодействия точечных зарядов (закон Кулона)
где F - сила взаимодействия двух точечных зарядов и , направленная вдоль прямой, соединяющей их центры; r - расстояние между зарядами; - диэлектрическая проницаемость среды; - электрическая постоянная.
| ,
| |
Вектор напряженности электрического поля
| .
| |
Напряженность электрического поля, создаваемого точечным зарядом q на расстоянии r от заряда
| .
| |
Напряженность электрического поля, создаваемого металлической сферой радиусом R с общим зарядом q, на расстоянии r от центра сферы
|
| |
а) внутри сферы (r< R)
| Е=0;
| |
б) на поверхности сферы (r=R)
| ;
| |
в) вне сферы (r> R)
| .
| |
Напряженность поля, создаваемого бесконечно длинной равномерно заряженной нитью (или цилиндром) на расстоянии r от ее (его) оси
где - линейная плотность заряда.
|
,
| |
|
| |
Напряженность поля, создаваемого бесконечной равномерно заряженной плоскостью
где - поверхностная плотность заряда.
| ,
| |
Напряженность поля в пространстве между двумя параллельными бесконечными равномерно и разноименно заряженными плоскостямис одинаковой по величине поверхностной плотностью заряда
|
.
| |
Потенциал электрического поля
где - потенциальная энергия точечного заряда q0, помещенного в данную точку поля.
| ,
| |
Потенциал электрического поля, создаваемого точечным зарядом q на расстоянии r от заряда
| .
| |
Потенциал электрического поля, создаваемого металлической сферой радиусом R с общим зарядом q, на расстоянии r от центра сферы
|
| |
а) внутри сферы (r< R)
| ;
| |
б) на поверхности сферы (r=R)
| ;
| |
в)вне сферы (r> R)
| .
| |
Связь потенциала с напряженностью электрического поля
| .
| |
Вектор электрического смещения
| .
| |
|
| |
|
| |
Поток вектора через произвольную поверхность S
где Еn – проекция вектора на направление нормали к элементарной площадке dS.
|
,
| |
Если поле однородно, поверхность S - плоская, то
где - угол между вектором и нормалью к поверхности S.
|
,
| |
Теорема Остроградского-Гаусса
где - поток вектора напряженности через произвольную замкнутую поверхность S, охватывающую заряды q1, q2, …qn.
| ,
| |
Энергия WП взаимодействия системы точечных зарядов , , …,
где - потенциал поля, создаваемого всеми зарядами (за исключением i-го) в точке, где расположен заряд .
| ,
| |
Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении точечного заряда q из одной точки поля, имеющей потенциал , в другую, имеющую потенциал
| А=q( - )= = .
| |
Электрическая емкость уединенного проводника
где q- заряд проводника, - его потенциал.
| ,
| |
Электрическая емкость конденсатора
где q- заряд конденсатора, - разность потенциалов между обкладками конденсатора.
| ,
| |
Электрическая емкость уединенной проводящей сферырадиусом R, находящейся в бесконечной среде с диэлектрической проницаемостью
|
.
| |
Электрическая емкость плоского конденсатора
где S - площадь каждой из обкладок конденсатора; d - расстояние между обкладками; - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего пространство между обкладками.
| ,
| |
Электрическая емкость плоского слоистого конденсатора
где di – толщина i-того слоя диэлектрика, -его диэлектрическая проницаемость.
| ,
| |
Электрическая емкость сферического конденсатора(две концентрические сферы радиусами и , пространство между которыми заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью )
|
.
| |
Электрическая емкость цилиндрического конденсатора (два коаксиальных цилиндра длиной L и радиусами и , пространство между которыми заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью )
| .
| |
Электроемкость батареи конденсаторов, соединенных
последовательно
| ;
| |
параллельно
где Сi – емкость i-того конденсатора, N – число конденсаторов.
| ,
| |
Энергия электрического поля заряженного проводника
где q - заряд, - потенциал, С - электрическая емкость проводника.
|
| |
Энергия электрического поля заряженного конденсатора
где С - электрическая емкость конденсатора; U - разность потенциалов на его обкладках.
|
| |
Объемная плотность энергии электрического поля
где Е - напряженность электрического поля в среде с диэлектрической проницаемостью ; D - электрическое смещение.
|
| |
Сила тока
| .
| |
Плотность тока
| .
| |
Сопротивление однородного проводника
где - удельное сопротивление, - длина, S - площадь поперечного сечения проводника.
| ,
| |
Сопротивление при последовательном и параллельном соединении проводников
где Ri – сопротивление i – того проводника, N – число проводников.
| , ,
| |
Закон Ома в дифференциальной форме
где -удельная электрическая проводимость, - напряженность электрического поля.
| ,
| |
Закон Ома для однородного участка цепи
где I - сила тока, текущего по однородному проводнику, U - напряжение на его концах, R - электрическое сопротивление проводника.
| ,
| |
Закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме
где - суммарная ЭДС на данном участке, R - суммарное сопротивление внешней цепи, r - внутреннее сопротивление источника ЭДС.
|
| |
Закон Ома для замкнутой цепи
| .
| |
Закон Джоуля-Ленцав дифференциальной форме
где w – тепловая мощность тока, - удельная электрическая проводимость, - напряженность электрического поля.
|
,
| |
Закон Джоуля - Ленцав интегральной форме
где dQ- количество теплоты, выделяющейся в неподвижном и химически не изменяющемся проводнике при протекании через него тока силой I в течение времени dt.
|
| |
Мощность в цепи постоянного тока
|
| |
полная (выделяющаяся во всей замкнутой цепи)
| ,
| |
полезная (выделяющаяся на внешнем сопротивлении R)
|
| |
К.П.Д. источника тока
|
| |
Правила Кирхгофа
Первое. Алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю
|
| |
Второе. В любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС , встречающихся в этом контуре.
|
| |
Сила Ампера
в векторной форме:
|
,
| |
в скалярной форме:
где - элемент тока, - индукция магнитного поля, - угол между векторами и .
| ,
| |
Магнитный момент замкнутого контура площадью S с током I
где - единичный вектор положительной нормали к плоскости контура, направление которого связано с направлением тока правилом правого винта.
|
,
| |
Механический момент сил, действующих на контур с током, помещенный в магнитное поле с индукцией
в векторной форме:
|
,
| |
в скалярной форме:
где - угол между векторами и .
|
| |
Сила Лоренца
в векторной форме:
|
,
| |
в скалярной форме:
где q – заряд частицы, - ее скорость, - индукция магнитного поля, - угол между векторами и .
|
| |
Закон Био-Савара-Лапласа
в векторной форме:
где - магнитная индукция поля, создаваемого элементом тока I ; -радиус-вектор точки, в которой определяется магнитная индукция; - магнитная проницаемость окружающей проводник среды, - магнитная постоянная.
| ,
| |
в скалярной форме:
где - угол между векторами I и .
|
| |
Индукция магнитного поля в центре кругового проводника (витка) с токомI
где r - радиус витка.
| ,
| |
Индукция магнитного поля, создаваемого бесконечно длинным прямым проводником с током I в точке, находящейся на расстоянии r от оси проводника
|
.
| |
Индукция магнитного поля, создаваемого отрезком проводника с током
| .
| |
Индукция магнитного поля, создаваемого соленоидом с токомI в средней его части (или тороидом на его оси)
где n - число витков, приходящихся на единицу длины соленоида.
|
,
| |
Связь индукции с напряженностью магнитного поля (в случае однородной, изотропной среды)
|
.
| |
Элементарный поток вектора индукции магнитного поля (магнитный поток) через площадку dS
где -угол между направлением вектора и нормалью к площадке , Вn - проекция вектора на направление нормали к площадке.
|
| |
Поток вектора индукции магнитного поля через произвольную поверхность S
|
| |
Потокосцепление (полный поток сквозь N витков):
| .
| |
Элементарная работа по перемещению контура с током I в магнитном поле
где dФ - изменение магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром.
|
,
| |
Работа при произвольном перемещении контура в магнитном поле
| .
| |
Магнитный поток, сцепленный с соленоидом (катушкой содержащей N витков)
где L – индуктивность контура (коэффициент самоиндукции).
|
,
| |
Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея - Максвелла)
где электродвижущая сила индукции, N - число витков контура.
| ,
| |
Электродвижущая сила самоиндукции
| .
| |
Индуктивность соленоида
где - число витков на единицу длины соленоида, S – площадь сечения соленоида, - его длина, - объем соленоида, - магнитная постоянная, - магнитная проницаемость среды.
| ,
,
| |
Энергия магнитного поля соленоида (катушки) с индуктивностью L при силе тока I
| .
| |
Объемная плотность энергии магнитного поля
|
| |
Скорость распространения электромагнитных волн (света) в среде
где с – скорость света в вакууме, - диэлектрическая проницаемость среды, - магнитная проницаемость среды, n – абсолютный показатель преломления среды.
| ,
| |
Длина волны света в среде
где - длина волны в вакууме, n - абсолютный показатель преломления среды.
| ,
| |
Оптическая разность хода двух световых волн
где и - оптические длины путей световых волн в различных средах, и - абсолютные показатели преломления сред, и - геометрические длины путей световых волн соответственно в средах с показателями преломления и .
|
| |
Связь разности фаз двух волн ( ) с их оптической разностью хода ( )
| .
| |
Оптическая разность хода волн ( ), отраженных от верхней и нижней поверхностей тонкой плоскопараллельной пластинки или пленки, находящейся в воздухе:
|
| |
а) в отраженном свете:
|
или
;
| |
б) в проходящем свете:
где d - толщина пластинки (пленки), - угол падения света на пластинку, - угол преломления, n - относительный показатель преломления материала пластинки (пленки).
|
или
,
| |
Условие максимума интенсивности при интерференциидвух когерентных волн
где - оптическая разность хода.
| ,
k= 0, 1, 2, 3...
| |
Условие минимума интенсивности при интерференции двух когерентных волн
| , k= 0, 1, 2, 3...
| |
Положение максимумов и минимумов интенсивности света при интерференции волн от двух когерентных источников (метод Юнга)
где d - расстояние между двумя когерентными источниками (отверстиями в методе Юнга), находящимися на расстоянии L от экрана, параллельного обоим источникам, при условии L > > d.
| ,
k= 0, 1, 2, 3...,
k= 0, 1, 2, 3...,
| |
Ширина интерференционной полосы при интерференции волн от двух когерентных источников
| .
| |
Радиусы светлых колец Ньютона в отраженном свете(или темных в проходящем)
где k - номер кольца, R - радиус кривизны линзы.
|
k = 1, 2, 3...
|
Радиусы темных колец Ньютона в отраженном свете (или светлых в проходящем)
| ,
k = 1, 2, 3...
| |
Радиусы зон Френеля
|
| |
для сферической волны
| ,
| |
для плоской волны
где a - расстояние от диафрагмы с отверстием (щелью) до точечного источника света, b - расстояние от диафрагмы до точки наблюдения (экрана), k - номер зоны Френеля.
| ,
| |
При дифракции Френеля на круглом отверстиив центре экрана будет наблюдаться
а) максимум интенсивности (светлое пятно), если в отверстие укладывается нечетное число зон Френеля;
б) минимум интенсивности (темное пятно), если в отверстие укладывается четное число зон Френеля.
|
| |
Дифракция Фраунгофера на одной щелипри нормальном падении лучей
|
| |
Условие минимума интенсивности света
| ,
k = 1, 2, 3,...
| |
Условие максимума интенсивности света
где а - ширина щели, - угол дифракции, k —номер максимума (минимума).
| , k = 1, 2, 3,...
| |
|
| |
Положение главных максимумов при дифракции света на дифракционной решеткепри нормальном падении лучей
где d - период (постоянная) решетки, k - номер главного максимума (порядок спектра), - угол дифракции.
|
,
k = 0, 1, 2,...,
| |
Разрешающая способность дифракционной решетки
где - наименьшая разность длин волн двух соседних спектральных линий, видимых раздельно, N - общее число штрихов решетки, k - порядок спектра.
| R = = kN,
| |
Угловая дисперсия дифракционной решетки
где - угловое расстояние между двумя спектральными линиями, отличающимися по длине волны на .
| ,
| |
Формула Вульфа – Брэггов
где d –расстояние между атомными плоскостями кристалла, -угол скольжения рентгеновских лучей, k – номер дифракционного максимума.
| ,
k = 1, 2, 3,..
| |
Закон Брюстера
где - угол падения, при котором отраженный луч полностью поляризован, - относительный показатель преломления.
| ,
| |
Закон Малюса
где I - интенсивность света, прошедшего через анализатор, I0 - интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор, - угол между плоскостью поляризации волны, падающей на анализатор, и плоскостью пропускания анализатора.
| ,
| |
Степень поляризации света
где и - максимальная и минимальная интенсивности частично - поляризованного света, пропускаемого анализатором.
| ,
| |
| | | | | | | | |