2.Закон сохранения заряда: в замкнутой системе тел алгебраи-
|
n |
ческая сумма электрических зарядов не изменяется |
∑ qi = const. |
|
i =1 |
3.Напряжённости электрических полей в веществе:
a) точечного заряда и заряженной сферы (r > R) |
E=k |
q |
, |
|
ε r2 |
||||
|
|
|
где r – расстояние от заряда или от центра сферы; R – радиус сферы; ε – диэлектрическая проницаемость; внутри сферы (r < R) E = 0;
б) |
заряженной нити |
E = |
|
|
τ |
|
|
|
|
|
; |
||
2 π r εε0 |
|
||||||||||||
в) бесконечной плоскости |
E = |
|
|
σ |
; |
||||||||
2 ε ε0 |
|||||||||||||
г) |
между пластинами плоского конденсатора |
|
E = |
|
σ |
|
, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ε ε0 |
|
|
|
|||
где τ и σ – линейная и поверхностная плотности заряда. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4. |
Потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов q1 и q2, |
||||||||||||
расположенных на расстоянии r , |
П эл = k |
|
q |
1 q2 |
|
. |
|||||||
|
|
|
|
εr |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5. |
Потенциал поля точечного заряда |
φ = k |
q |
. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ε r |
|
|
|
|||
6. |
Потенциал поля заряженной сферы (r > R) |
φ = k |
q |
|
|
, |
|||||||
ε r |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где r – расстояние от центра сферы; R – радиус сферы;
если r ≤ R, то |
φ =k |
q |
= const. |
|
ε R |
||||
|
|
|
7.Связь напряжённости и потенциала
|
|
|
|
|
d φ |
|
=> E x = − |
φ |
. |
|
|
E = −grad φ => E x = − |
d x |
x |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
8. |
Разность потенциалов в однородном поле |
|
φ1−φ2=E x ( x1−x2). |
|
||||||
9. |
Принцип суперпозиции электрических полей |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
и φ = φ1 +φ2 + ... + φn . |
|||||
|
E = E1 |
+ E2 |
+ ... + En |
|||||||
10. |
Работа перемещения заряда |
|
|
|
|
А эл = q(φ1 – φ2), |
||||
где (φ1 – φ2) – разность потенциалов точек электрического поля, между которыми перемещается заряд q.
20
11. Электроёмкости: |
C = 4 πεε0 R; |
||||
а) шара радиуса R |
|||||
б) плоского конденсатора |
|
C = |
εε0 S |
, |
|
|
d |
|
|||
где S – площадь обкладки; d – расстояние между обкладками; |
|
|
|
||
в) цилиндрического конденсатора |
C = |
2π εε0 l |
, |
|
|
ln (r2/r1) |
|
||||
|
|
|
|
||
где r1 и r2 – радиусы обкладок; l – длина конденсатора.
12. Соотношения ёмкостей Ci, зарядов qi, разностей потенциалов
Ui на обкладках отдельных конденсаторов и на батарее C, q, U :
а) при параллельном |
|
|
|
|
|
|
|
|
q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
соединении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U 2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
б) при последовательном |
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
C1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
|||||||
соединении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
U1 |
+ U2 |
+ …= U; |
|||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
U1 = U2 = … = U; q1 + q2 + ...= q;
С = С 1 + С2 + ...;
|
q1 = q2 = … = q; |
||||||
1 |
|
= |
1 |
|
+ |
1 |
+ .... |
С |
|
С |
|
|
|||
|
|
1 |
|
С2 |
|||
13. |
Энергия поля конденсатора |
W эл= |
С U 2 |
, или W эл= |
q2 |
. |
||||||
2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 C |
||||
14. |
Объёмная плотность энергии электрического поля |
1 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
w |
эл |
= |
εε |
0 |
E2 . |
|||
|
|
|
|
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
15. |
Плотность тока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j = q0 n υ , |
|||||||||
где n – концентрация свободных заряженных частиц; q0 – заряд одной частицы; υ – скорость упорядоченного движения заряженных частиц.
16. Электрический заряд, перемещаемый через поперечное
t |
|
|
|
|
|
сечение проводника, q = ∫i (t )dt и, если i(t) = I = const, |
то q = I∙t, |
||||
0 |
|
|
|
|
|
где i – сила тока в проводнике; t – время протекания тока. |
|
|
|
|
|
17. Закон Ома в интегральной форме |
I = U . |
|
|||
|
R |
|
|||
18. Электрическое сопротивление проводника |
R =ρ |
l |
|
, |
|
S |
|||||
|
|
|
|||
где ρ – удельное сопротивление; l – длина; S – площадь поперечного сечения проводника.
21
19. Удельное сопротивление металлов и сплавов в зависимости от температуры вблизи t0 = 0 °С или Т0 = 273 K ρ = ρ0 (1 + α T ),
где ρ и ρ0 – удельные сопротивления при температурах Т и Т0 соответственно; Т = Т – Т0; α – температурный коэффициент (α > 0).
20. Закон Ома в локальной (дифференциальной) форме
|
|
|
|
j |
=γ E , |
или ( j = −γ grad φ), |
|
где j – плотность тока; γ – удельная проводимость; E – напряжённость электрического поля в проводнике; grad φ – градиент потенциала.
21. Закон Ома для однородного участка цепи |
I = |
|
φ1− φ2 |
. |
||||||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
||
22. |
Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока |
I = |
|
. |
||||||
R + r |
||||||||||
|
– ЭДС источника тока; |
r – внутреннее |
|
|
|
|
|
|||
где |
сопротивление; |
|||||||||
R – сопротивление внешней цепи (сопротивление нагрузки). |
|
|
|
|
|
|
||||
23. |
Закон Ома для неоднородного участка цепи |
[(φ1−φ2)+ 1-2 ] , |
||||||||
|
|
I = |
||||||||
|
|
|
R1−2 |
|
|
|
|
|||
где (φ1 – φ2) – разность потенциалов на концах участка; R1–2 – |
||||||||||
сопротивление участка цепи. 1-2 |
– суммарная ЭДС источников. |
|
|
|||||||
24. Мгновенное значение заряда конденсатора q в цепи сопротив-
лением R при подключении и отключении источника тока
qподкл = C (1−e−t /( RC )) и qоткл = C e−t /( RC) ,
где C – электроёмкость конденсатора; t – время; – электродвижущая сила подключаемого источника.
25. Соотношения напряжений Ui, токов Ii, сопротивлений Ri на
отдельных проводниках и на концах всего участка U, I, R
а) при параллельном соединении:
б) при последовательном соединении:
I2 |
|
|
|
|
R1 |
U1 = U2 = U; I1 + I2 = I; |
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
R2 |
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
= R |
+ R |
+ ...; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
I1 |
U |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
||||||||
|
|
|
I1 = I2 = I; |
||||||||||||||
I |
U1 |
|
|
|
|
U2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1 + U2 = U; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
R2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
R = R1 + R2 + ... . |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
26. Закон Джоуля – Ленца в интегральной форме
Q =I2 R t , или Q = (U 2 / R)t , или Q=U I t ,
где Q – количество теплоты, выделяемое в проводнике.
22
27. |
Закон Джоуля – Ленца в локальной форме wт.м = |
|
2 |
, |
j E = γ E |
|
|||
где |
wт.м = Q /(V t ) – плотность тепловой мощности, |
выделяемой |
||
проводником с током; j – плотность тока в проводнике; γ – удельная проводимость; E – напряжённость электрического поля в проводнике.
Магнетизм: определяющие формулы и единицы величин
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|||||||||
Магнитная индукция |
B= |
Fмакс |
, или B= |
M макс |
|
Тл = |
|
|
кг |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
I l |
|
|
с |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I S |
|
|
|
|
|
|
∙ А |
||||||||
Поток вектора магнитной |
|
|
|
|
|
|
|
Вб = |
кг м |
2 |
|
|
|
|
||||||||||
|
d Φ = B dS ; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
индукции |
|
Φ = B S cos α |
|
|
|
|
с2 ∙ А |
|
|
|
|
|||||||||||||
Магнитный момент |
pm = I S n ; |
|
|
pm = I S |
А· м2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Намагниченность |
|
|
= |
1 |
|
|
p |
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
J |
V |
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
∑V |
m ат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Индуктивность |
|
|
L = |
|
Φc |
|
|
|
Гн = |
|
|
|
|
кг |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
I |
|
|
|
2 |
2 |
∙ А |
2 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
∙с |
|
|
|
|
||||||||
Магнитная проницаемость |
|
|
μ = |
|
B |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
изотропной среды |
|
|
|
B0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Плотность тока смещения |
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
= dD |
|
|
|
|
м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
смещ |
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Магнетизм: основные законы и соотношения величин |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
28. Принцип суперпозиции магнитных полей |
|
|
|
|
|
+..., |
||||||||||||||||||
B = B1 |
+ B2 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
магнитной |
|
индукции |
полей, |
созданных |
||||||||||||||||||
где B1 |
, B2 ,... – векторы |
|
||||||||||||||||||||||
отдельными источниками.
29.Связь магнитной индукции и напряжённости магнитного
поля В = μμ0∙Н , где μ – магнитная проницаемость вещества, в котором создано поле; μ0 – магнитная постоянная; Н – напряжённость магнитного поля.
d B = μ0 4πI r3 dl×r ,
где dB – вектор магнитной индукции поля, созданного в вакууме элементом проводника dl с током I; r – радиус-вектор, проведённый
от элемента тока |
I dl в точку, где определяется вектор dB ; α – угол |
|
|
|
|
между векторами |
|
|
dl и r ; |
dl ×r = dl r sin α . |
|
23
31. Магнитная индукция в центре кругового тока |
B=μμ0 |
I |
, |
|
2 R |
||||
|
|
|
где R – радиус окружности, образуемой проводником с током; I – сила тока в проводнике.
32. |
Магнитная индукция на оси кругового тока |
|||||
|
|
B=μμ0 I |
R2 |
|||
|
|
|
, |
|||
|
|
2(R2 + d2)3/2 |
||||
где |
R – радиус окружности, образуемой |
проводником с током I; |
||||
d – расстояние вдоль оси от центра витка. |
|
|
|
|
|
|
33. |
Магнитная индукция поля, созданного отрезком прямого |
|||||
проводника с током I на расстоянии b, |
B= |
μμ0 I |
(cosα1−cos α2) , |
|||
|
||||||
|
|
|
4π b |
|||
где |
α1, α2 – углы между элементами тока, расположенными соответ- |
|||||
ственно на одном и на другом концах |
проводника, и радиусом- |
|||||
вектором, проведённым от них к точке, где определяется вектор B ; b – кратчайшее расстояние от этой точки до линии, вдоль которой расположен проводник.
34. |
Магнитная индукция поля бесконечно |
длинного прямого |
||
проводника c током I на расстоянии r |
B= |
μμ0 I |
. |
|
|
||||
|
|
|
2π r |
|
35. |
Магнитная индукция поля соленоида и тороида |
|||
B = μμ0 n I ,
где n – число витков на единицу длины; I – сила тока в катушке.
36. Сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле,
(сила Лоренца) |
F = q υ×B , или F = qυB sin α , |
||
|
|
|
υ и B . |
где q – заряд; υ – скорость; α – угол между векторами |
|||
|
|
|
|
37. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле,
(сила Ампера) |
|
|
|
ил F = I B l sin α , |
d F = I dl |
×B , |
|||
где l – длина проводника в магнитном поле.
38. |
Магнитный момент контура с током |
pm = I S , |
|
где S – площадь, ограниченная контуром; I – сила тока в контуре. |
|||
39. |
Момент силы, действующий на контур с током |
||
в магнитном поле |
M = pm×B |
или M = pm· B ·sinα , |
|
40. |
Потенциальная энергия контура с током в магнитном поле |
||
|
|
|
|
|
|
П мех = − рm B, или П мех = − рm B cosα. |
|
24