זרם ומטען
- זרם
- I = ΔQ / Δt
- מטען
- Q = ne
I זרםQ מטעןn מספר המטעניםe מטען יסודי
נוסחאות בחשמל ובגלים
הנוסחאות המרכזיות למעגלים, לשדות ולגלים בדף אחד בפיזיקה: זרם והתנגדות, מעגלים בטור ובמקביל, קבלים, שדות חשמליים, מגנטיות, גלים, אור ועדשות, עם שמות הסימנים.
עודכן לאחרונה
הנוסחאות המרכזיות למעגלים, לשדות ולגלים בעמוד אחד: החשמל, המגנטיות והגלים של AP Physics 2 ושל הפיזיקה ב-A level. מתחת לכל נוסחה מופיעים שמות הסימנים והתנאים, והדף מסתיים בקבועים. נוסחאות שיש להן מחשבון מקושרות אליו, כדי שתוכלו לנסות ערכים משלכם. עברו למצב בוחן כדי להסתיר את הנוסחאות ולבחון את עצמכם, או הדפיסו את הדף כולו.
זרם והתנגדות
מעגלים חשמליים
נגדים בטור
- התנגדות שקולה
- R_T = R₁ + R₂ + …
- זרם
- I_T = I₁ = I₂ = …
- מתח
- V_T = V₁ + V₂ + …
נגדים במקביל
- התנגדות שקולה
- 1 / R_T = 1 / R₁ + 1 / R₂ + …
- שני נגדים
- R_T = R₁R₂ / (R₁ + R₂)
- זרם
- I_T = I₁ + I₂ + …
- מתח
- V_T = V₁ = V₂ = …
חוקי קירכהוף
- חוק הצמתים
- ΣI_in = ΣI_out
- חוק החוגים
- ΣΔV = 0
קבלים
- קיבול
- C = Q / V
- אנרגיה אגורה
- U = ½QV = ½CV²
- במקביל
- C_T = C₁ + C₂ + …
- בטור
- 1 / C_T = 1 / C₁ + 1 / C₂ + …
- קבוע זמן
- τ = RC
C קיבולQ מטען
שדות חשמליים
חוק קולון
- F = k|q₁q₂| / r²
- קבוע קולון
- k = 1 / (4πε₀)
q₁, q₂ מטעניםr דרך
שדה חשמלי
- E = F / q
- מטען נקודתי
- E = k|q| / r²
- בין לוחות מקבילים
- E = V / d
E עוצמת השדה החשמליq מטעןd מרחק בין הלוחות
פוטנציאל חשמלי
- מטען נקודתי
- V = kq / r
- אנרגיה פוטנציאלית חשמלית
- U = qV
- שינוי באנרגיה הפוטנציאלית
- ΔU = qΔV
V פוטנציאל חשמליq מטעןU אנרגיה פוטנציאלית
מגנטיות
כוח מגנטי
- על מטען נע
- F = |q|vB sin θ
- על תיל נושא זרם
- F = BIL sin θ
B שדה מגנטיθ זווית ביחס לשדה
שדה מגנטי של תיל ארוך
- B = μ₀I / (2πr)
μ₀ הפרמאביליות של הריקr מרחק מהתיל
השראה אלקטרומגנטית
- שטף מגנטי
- Φ = BA cos θ
- חוק פאראדיי
- ε = −N ΔΦ / Δt
- מוט שנע לרוחב שדה
- ε = BLv
Φ שטף מגנטיθ הזווית בין השדה לנורמל לשטחN מספר הליפופיםL אורךv מהירות
גלים ואופטיקה
משוואת הגל
- מהירות הגל
- v = fλ
- זמן מחזור
- T = 1 / f
f תדירותλ אורך גלA משרעת
אור ופוטונים
- מהירות האור
- c = fλ
- אנרגיית פוטון
- E = hf = hc / λ
בריק: λ הוא אורך הגל בריק.
h קבוע פלאנק
שבירה
- מקדם שבירה
- n = c / v
- חוק סנל
- n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
- זווית קריטית
- sin θ_c = n₂ / n₁
הזוויות נמדדות ביחס לנורמל. זווית קריטית קיימת רק כש-n₁ > n₂.
n מקדם שבירהθ₁, θ₂ זוויות ביחס לנורמל
עדשות ומראות
- עדשה דקה
- 1 / f = 1 / d_o + 1 / d_i
- הגדלה
- M = h_i / h_o = −d_i / d_o
f מרחק מוקדdₒ מרחק העצםdᵢ מרחק הדמותhₒ, hᵢ גובה העצם וגובה הדמות
התאבכות בשני סדקים
- פסים בהירים
- d sin θ = mλ
- מרחק בין פסים
- Δy = λL / d
מרחק בין פסים: לזוויות קטנות, כשהמסך רחוק מהסדקים.
d מרחק בין הסדקיםm סדר הפסL מרחק למסך
קבועים
קבועים
- מטען יסודי
- e = 1.60 × 10⁻¹⁹ C
- קבוע קולון
- k = 8.99 × 10⁹ N m²/C²
- מקדם הדיאלקטריות של הריק
- ε₀ = 8.85 × 10⁻¹² C²/(N m²)
- מהירות האור
- c = 3.00 × 10⁸ m/s
- קבוע פלאנק
- h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s
- הפרמאביליות של הריק
- μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T m/A
בטור או במקביל
רוב השאלות על מעגלים מסתכמות בשני כללים. בטור, אחד אחרי השני, בכל רכיב עובר אותו זרם, והמתחים מצטברים למתח של הסוללה. במקביל, זה לצד זה, על כל ענף יש אותו מתח, והזרמים מצטברים לזרם הכולל.
לכן ההתנגדות מצטברת בטור וקטנה במקביל. שני נגדים של 6 Ω בטור נותנים 12 Ω; אותם שניים במקביל נותנים 3 Ω, כי לזרם יש עכשיו שני מסלולים במקום אחד. הרבה מעגלים שמשלבים את שני החיבורים אפשר לפתור מבפנים החוצה: מחליפים כל קבוצה מקבילית בהתנגדות השקולה שלה, ואז מחברים את אלה שבטור. מעגל שאי אפשר לפרק כך, כמו גשר, דורש את חוקי קירכהוף.
באיזו נוסחת הספק להשתמש
P = IV, P = I²R ו־P = V² / R הן נוסחה אחת, שהציבו בה V = IR כדי להיפטר מהגודל שאינכם יודעים. השתמשו בזו שצריכה רק את מה שיש לכם. נורה של 60 W ברשת של 230 V צורכת I = 60 / 230, כ-0.26 A, וההתנגדות שלה היא R = 230² / 60, כ-880 Ω. מחשבון חוק אוהם פותר את כל הארבעה עבור כל ערך שמשאירים ריק.
האנרגיה שמכשיר צורך היא ההספק שלו כפול הזמן שהוא פועל, E = Pt. בג'אולים הזמן הוא בשניות; בחשבון החשמל ההספק בקילוואטים והזמן בשעות, וכך מקבלים קילוואט-שעה.
אותן נוסחאות בסימונים אחרים
ב-AP Physics 2 כותבים ΔV למתח, איפה שהדף הזה ו-A level כותבים V, ואת חוק קולון כותבים עם 1 / (4πε₀) במקום k: הדף נותן את שניהם, כי זה אותו מספר. ב-A level כותבים את משוואת העדשה הדקה כך: 1 / f = 1 / u + 1 / v, כאשר u ו־v הם מרחקי העצם והדמות; הדף הזה שומר על d_o ו־d_i כדי ש־v תוכל להישאר מהירות.
לאן ממשיכים
מחשבון אורך הגל פותר את משוואת הגל ואת אנרגיית הפוטון עבור כל ערך שמשאירים ריק, ושאר המחשבונים בפיזיקה מראים כל שלב. לתנועה, לכוחות ולאנרגיה, דף הנוסחאות במכניקה הוא החצי השני של הקורס.
שאלות נפוצות
מהו חוק אוהם?
V = IR: המתח על נגד שווה לזרם שעובר בו כפול ההתנגדות שלו. סוללה של 6 V על נגד של 3 Ω מעבירה זרם של 2 A. החוק נכון לנגדים בטמפרטורה קבועה; נורת להט או דיודה לא מצייתות לו.
איך מחשבים נגדים במקביל?
סוכמים את ההופכיים: 1/R_T = 1/R₁ + 1/R₂. לשני נגדים זה R_T = R₁R₂ / (R₁ + R₂), כך ש-6 Ω ו-3 Ω במקביל נותנים 2 Ω. ההתנגדות השקולה תמיד קטנה מהנגד הקטן ביותר, כי כל ענף מוסיף לזרם עוד מסלול.
מה ההבדל בין כא"מ למתח?
הכא"מ ε הוא האנרגיה שהסוללה נותנת לכל קולון של מטען. כשהסוללה מספקת זרם, המתח בהדקים שלה קטן ממנו, כי חלק מהאנרגיה מנוצל בתוך הסוללה עצמה: V = ε − Ir, כאשר r היא ההתנגדות הפנימית שלה.
מה הקשר בין אורך גל לתדירות?
מהירות הגל שווה לתדירות שלו כפול אורך הגל, v = fλ. לאור בריק המהירות היא c, כך שלאור ירוק באורך גל של 500 nm יש תדירות של 3.00 × 10⁸ / 5.00 × 10⁻⁷ = 6.0 × 10¹⁴ Hz. באותה מהירות, תדירות גבוהה יותר פירושה תמיד אורך גל קצר יותר.
הדף הזה מכסה את AP Physics 2?
הוא מכסה את הנוסחאות העיקריות של החשמל, המגנטיות, הגלים והאופטיקה ב-AP Physics 2, לא את התרמודינמיקה או הפיזיקה המודרנית. במבחן ה-College Board נותן לכם דף נוסחאות משלו, אז התאמנו איתו והשתמשו בדף הזה כתוספת חינמית.
רוצים להריץ את זה על המספרים שלכם?
מחשבון חוק אוהם פתיחת המחשבון