Intensité et charge
- Intensité
- I = ΔQ / Δt
- Charge
- Q = ne
I intensitéQ chargen nombre de chargese charge élémentaire
Formules d'électricité et d'ondes
Les formules clés des circuits, des champs et des ondes sur une fiche de physique : intensité et résistance, circuits en série et en parallèle, condensateurs, champs électriques, magnétisme, ondes, lumière et lentilles, avec les symboles expliqués.
Dernière mise à jour
Les formules clés des circuits, des champs et des ondes, sur une seule page : l'électricité, le magnétisme et les ondes d'AP Physics 2 et de la physique de l'A level. Les symboles et les conditions sont expliqués sous chaque formule, et la fiche se termine par les constantes. Les formules qui ont une calculatrice y renvoient, pour essayer vos propres valeurs. Passez en mode Interrogez-moi pour masquer les formules et vous tester, ou imprimez la fiche entière.
Intensité et résistance
Loi d'Ohm
- V = IR
- Résistivité
- R = ρL / A
V tensionR résistanceρ résistivitéL longueurA aire de la section
Puissance et énergie électriques
- Puissance électrique
- P = IV = I²R = V² / R
- Énergie transférée
- E = Pt = IVt
P puissancet durée
Force électromotrice et résistance interne
- ε = I(R + r)
- Tension aux bornes
- V = ε − Ir
ε force électromotricer résistance interne
Circuits
Résistances en série
- Résistance équivalente
- R_T = R₁ + R₂ + …
- Intensité
- I_T = I₁ = I₂ = …
- Tension
- V_T = V₁ + V₂ + …
Résistances en parallèle
- Résistance équivalente
- 1 / R_T = 1 / R₁ + 1 / R₂ + …
- Deux résistances
- R_T = R₁R₂ / (R₁ + R₂)
- Intensité
- I_T = I₁ + I₂ + …
- Tension
- V_T = V₁ = V₂ = …
Lois de Kirchhoff
- Loi des nœuds
- ΣI_in = ΣI_out
- Loi des mailles
- ΣΔV = 0
Condensateurs
- Capacité
- C = Q / V
- Énergie stockée
- U = ½QV = ½CV²
- En parallèle
- C_T = C₁ + C₂ + …
- En série
- 1 / C_T = 1 / C₁ + 1 / C₂ + …
- Constante de temps
- τ = RC
C capacitéQ charge
Champs électriques
Loi de Coulomb
- F = k|q₁q₂| / r²
- Constante de Coulomb
- k = 1 / (4πε₀)
q₁, q₂ chargesr distance
Champ électrique
- E = F / q
- Charge ponctuelle
- E = k|q| / r²
- Entre deux plaques parallèles
- E = V / d
E intensité du champ électriqueq charged distance entre les plaques
Potentiel électrique
- Charge ponctuelle
- V = kq / r
- Énergie potentielle électrique
- U = qV
- Variation d'énergie potentielle
- ΔU = qΔV
V potentiel électriqueq chargeU énergie potentielle
Magnétisme
Force magnétique
- Sur une charge en mouvement
- F = |q|vB sin θ
- Sur un fil parcouru par un courant
- F = BIL sin θ
B champ magnétiqueθ angle avec le champ
Champ magnétique d'un long fil rectiligne
- B = μ₀I / (2πr)
μ₀ perméabilité du vider distance au fil
Induction électromagnétique
- Flux magnétique
- Φ = BA cos θ
- Loi de Faraday
- ε = −N ΔΦ / Δt
- Tige en mouvement dans un champ
- ε = BLv
Φ flux magnétiqueθ angle entre le champ et la normale à la surfaceN nombre de spiresL longueurv vitesse
Ondes et optique
Ondes périodiques
- Célérité
- v = fλ
- Période
- T = 1 / f
f fréquenceλ longueur d'ondeA amplitude
Lumière et photons
- Vitesse de la lumière
- c = fλ
- Énergie du photon
- E = hf = hc / λ
Dans le vide : λ est la longueur d'onde dans le vide.
h constante de Planck
Réfraction
- Indice de réfraction
- n = c / v
- Loi de Snell-Descartes
- n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
- Angle limite
- sin θ_c = n₂ / n₁
Les angles se mesurent par rapport à la normale. Un angle limite n'existe que si n₁ > n₂.
n indice de réfractionθ₁, θ₂ angles par rapport à la normale
Lentilles et miroirs
- Lentille mince
- 1 / f = 1 / d_o + 1 / d_i
- Grandissement
- M = h_i / h_o = −d_i / d_o
f distance focaledₒ distance de l'objetdᵢ distance de l'imagehₒ, hᵢ tailles de l'objet et de l'image
Interférences des fentes d'Young
- Franges brillantes
- d sin θ = mλ
- Interfrange
- Δy = λL / d
Interfrange : pour de petits angles, avec l'écran loin des fentes.
d distance entre les fentesm ordre de la frangeL distance à l'écran
Constantes
Constantes
- Charge élémentaire
- e = 1.60 × 10⁻¹⁹ C
- Constante de Coulomb
- k = 8.99 × 10⁹ N m²/C²
- Permittivité du vide
- ε₀ = 8.85 × 10⁻¹² C²/(N m²)
- Vitesse de la lumière
- c = 3.00 × 10⁸ m/s
- Constante de Planck
- h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s
- Perméabilité du vide
- μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T m/A
Série ou parallèle
La plupart des questions sur les circuits se ramènent à deux règles. En série, l'un après l'autre, chaque composant est traversé par la même intensité, et les tensions s'additionnent pour donner celle de la pile. En parallèle, côte à côte, chaque branche a la même tension, et les intensités s'additionnent pour donner l'intensité totale.
C'est pourquoi les résistances s'additionnent en série et diminuent en parallèle. Deux résistances de 6 Ω en série font 12 Ω ; les deux mêmes en parallèle font 3 Ω, car le courant a maintenant deux chemins au lieu d'un. Beaucoup de circuits qui mélangent les deux se résolvent de l'intérieur vers l'extérieur : remplacez chaque groupe en parallèle par sa résistance équivalente, puis additionnez celles en série. Un circuit qu'on ne peut pas décomposer ainsi, comme un montage en pont, demande les lois de Kirchhoff.
Quelle formule de puissance utiliser
P = IV, P = I²R et P = V² / R sont une seule et même formule, dans laquelle on a remplacé V = IR pour éliminer la grandeur que vous ne connaissez pas. Utilisez celle qui ne demande que ce que vous avez. Une lampe de 60 W sur une alimentation de 230 V consomme I = 60 / 230, environ 0,26 A, et sa résistance est R = 230² / 60, environ 880 Ω. La calculatrice de la loi d'Ohm résout les quatre pour la valeur que vous laissez vide.
L'énergie consommée par un appareil est sa puissance multipliée par sa durée de fonctionnement, E = Pt. En joules, la durée est en secondes ; sur une facture d'électricité, la puissance est en kilowatts et la durée en heures, ce qui donne des kilowattheures.
Les mêmes formules dans d'autres notations
AP Physics 2 écrit ΔV pour une tension, là où cette fiche et l'A level écrivent V, et écrit la loi de Coulomb avec 1 / (4πε₀) à la place de k : la fiche donne les deux, puisque c'est le même nombre. L'A level écrit la relation de conjugaison des lentilles minces sous la forme 1 / f = 1 / u + 1 / v, avec u et v les distances de l'objet et de l'image ; cette fiche garde d_o et d_i pour que v reste une vitesse.
Et ensuite
Le calcul de longueur d'onde applique la relation des ondes et l'énergie du photon à n'importe quelle valeur laissée vide, et les autres calculatrices de physique montrent chaque étape. Pour le mouvement, les forces et l'énergie, la fiche de formules de mécanique est l'autre moitié du cours.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que la loi d'Ohm ?
V = IR : la tension aux bornes d'une résistance est l'intensité qui la traverse multipliée par sa résistance. Une pile de 6 V branchée sur une résistance de 3 Ω fait circuler un courant de 2 A. La loi vaut pour les résistances à température constante ; une lampe à filament ou une diode ne la suit pas.
Comment additionner des résistances en parallèle ?
On additionne les inverses : 1/R_T = 1/R₁ + 1/R₂. Pour deux résistances, cela donne R_T = R₁R₂ / (R₁ + R₂), donc 6 Ω et 3 Ω en parallèle font 2 Ω. Le total est toujours plus petit que la plus petite résistance, car chaque branche ajoute un chemin de plus pour le courant.
Quelle est la différence entre force électromotrice et tension ?
La force électromotrice ε est l'énergie qu'une pile fournit à chaque coulomb de charge. Quand la pile débite un courant, la tension à ses bornes est plus faible, car une partie de l'énergie est dépensée dans la pile elle-même : V = ε − Ir, où r est sa résistance interne.
Quel est le lien entre longueur d'onde et fréquence ?
La célérité d'une onde est sa fréquence multipliée par sa longueur d'onde, v = fλ. Pour la lumière dans le vide, la célérité est c, donc une lumière verte de longueur d'onde 500 nm a une fréquence de 3,00 × 10⁸ / 5,00 × 10⁻⁷ = 6,0 × 10¹⁴ Hz. À célérité égale, une fréquence plus élevée signifie toujours une longueur d'onde plus courte.
Cette fiche couvre-t-elle AP Physics 2 ?
Elle couvre les principales formules d'électricité, de magnétisme, d'ondes et d'optique d'AP Physics 2, pas sa thermodynamique ni sa physique moderne. À l'examen, le College Board vous donne son propre formulaire, alors entraînez-vous avec celui-là et servez-vous de cette fiche comme complément gratuit.
Envie de l'essayer avec vos propres nombres ?
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