Natężenie prądu i ładunek
- Natężenie prądu
- I = ΔQ / Δt
- Ładunek
- Q = ne
I natężenie prąduQ ładunekn liczba ładunkówe ładunek elementarny
Wzory z elektryczności i fal
Najważniejsze wzory na obwody, pola i fale na jednej karcie: prąd i opór, połączenia szeregowe i równoległe, kondensatory, pole elektryczne, magnetyzm, fale, światło i soczewki, z opisem symboli.
Ostatnia aktualizacja
Najważniejsze wzory na obwody, pola i fale na jednej stronie: elektryczność, magnetyzm i fale z AP Physics 2 i z fizyki na poziomie A level. Pod każdym wzorem są opisane symbole i warunki, a karta kończy się stałymi. Wzory, które mają kalkulator, prowadzą do niego, żeby wypróbować własne wartości. Przełącz na Sprawdź mnie, żeby ukryć wzory i sprawdzić się, albo wydrukuj całą kartę.
Prąd i opór
Prawo Ohma
- V = IR
- Opór właściwy
- R = ρL / A
V napięcieR opórρ opór właściwyL długośćA pole przekroju poprzecznego
Moc i praca prądu
- Moc prądu
- P = IV = I²R = V² / R
- Przekazana energia
- E = Pt = IVt
P moct czas
SEM i opór wewnętrzny
- ε = I(R + r)
- Napięcie na zaciskach
- V = ε − Ir
ε SEMr opór wewnętrzny
Obwody
Oporniki połączone szeregowo
- Opór zastępczy
- R_T = R₁ + R₂ + …
- Natężenie prądu
- I_T = I₁ = I₂ = …
- Napięcie
- V_T = V₁ + V₂ + …
Oporniki połączone równolegle
- Opór zastępczy
- 1 / R_T = 1 / R₁ + 1 / R₂ + …
- Dwa oporniki
- R_T = R₁R₂ / (R₁ + R₂)
- Natężenie prądu
- I_T = I₁ + I₂ + …
- Napięcie
- V_T = V₁ = V₂ = …
Prawa Kirchhoffa
- Prawo węzłów
- ΣI_in = ΣI_out
- Prawo oczek
- ΣΔV = 0
Kondensatory
- Pojemność
- C = Q / V
- Zgromadzona energia
- U = ½QV = ½CV²
- Równolegle
- C_T = C₁ + C₂ + …
- Szeregowo
- 1 / C_T = 1 / C₁ + 1 / C₂ + …
- Stała czasowa
- τ = RC
C pojemnośćQ ładunek
Pole elektryczne
Prawo Coulomba
- F = k|q₁q₂| / r²
- Stała elektrostatyczna
- k = 1 / (4πε₀)
q₁, q₂ ładunkir droga
Pole elektryczne
- E = F / q
- Ładunek punktowy
- E = k|q| / r²
- Między równoległymi okładkami
- E = V / d
E natężenie pola elektrycznegoq ładunekd odległość między okładkami
Potencjał elektryczny
- Ładunek punktowy
- V = kq / r
- Energia potencjalna elektryczna
- U = qV
- Zmiana energii potencjalnej
- ΔU = qΔV
V potencjał elektrycznyq ładunekU energia potencjalna
Magnetyzm
Siła magnetyczna
- Na poruszający się ładunek
- F = |q|vB sin θ
- Na przewodnik z prądem
- F = BIL sin θ
B indukcja magnetycznaθ kąt względem pola
Pole magnetyczne długiego przewodnika
- B = μ₀I / (2πr)
μ₀ przenikalność magnetyczna próżnir odległość od przewodnika
Indukcja elektromagnetyczna
- Strumień magnetyczny
- Φ = BA cos θ
- Prawo Faradaya
- ε = −N ΔΦ / Δt
- Pręt poruszający się w polu
- ε = BLv
Φ strumień magnetycznyθ kąt między polem a normalną do powierzchniN liczba zwojówL długośćv wartość prędkości
Fale i optyka
Równanie fali
- Prędkość fali
- v = fλ
- Okres
- T = 1 / f
f częstotliwośćλ długość faliA amplituda
Światło i fotony
- Prędkość światła
- c = fλ
- Energia fotonu
- E = hf = hc / λ
W próżni: λ to długość fali w próżni.
h stała Plancka
Załamanie światła
- Współczynnik załamania
- n = c / v
- Prawo Snelliusa
- n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
- Kąt graniczny
- sin θ_c = n₂ / n₁
Kąty mierzy się od normalnej. Kąt graniczny istnieje tylko wtedy, gdy n₁ > n₂.
n współczynnik załamaniaθ₁, θ₂ kąty względem normalnej
Soczewki i zwierciadła
- Równanie soczewki
- 1 / f = 1 / d_o + 1 / d_i
- Powiększenie
- M = h_i / h_o = −d_i / d_o
f ogniskowadₒ odległość przedmiotudᵢ odległość obrazuhₒ, hᵢ wysokości przedmiotu i obrazu
Interferencja na dwóch szczelinach
- Jasne prążki
- d sin θ = mλ
- Odległość między prążkami
- Δy = λL / d
Odległość między prążkami: dla małych kątów, gdy ekran jest daleko od szczelin.
d odległość między szczelinamim rząd prążkaL odległość od ekranu
Stałe
Stałe
- Ładunek elementarny
- e = 1.60 × 10⁻¹⁹ C
- Stała elektrostatyczna
- k = 8.99 × 10⁹ N m²/C²
- Przenikalność elektryczna próżni
- ε₀ = 8.85 × 10⁻¹² C²/(N m²)
- Prędkość światła
- c = 3.00 × 10⁸ m/s
- Stała Plancka
- h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s
- Przenikalność magnetyczna próżni
- μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T m/A
Szeregowo czy równolegle
Większość zadań z obwodów sprowadza się do dwóch zasad. Przy połączeniu szeregowym, jeden element za drugim, przez każdy płynie prąd o tym samym natężeniu, a napięcia sumują się do napięcia baterii. Przy połączeniu równoległym, obok siebie, każda gałąź ma to samo napięcie, a natężenia sumują się do całkowitego.
Dlatego opory dodają się przy połączeniu szeregowym, a przy równoległym opór maleje. Dwa oporniki 6 Ω połączone szeregowo dają 12 Ω; te same dwa połączone równolegle dają 3 Ω, bo prąd ma teraz dwie drogi zamiast jednej. Wiele obwodów, które łączą oba rodzaje połączeń, można rozwiązać od środka: zastąp każdą grupę równoległą jej oporem zastępczym, a potem dodaj oporniki połączone szeregowo. Obwód, którego nie da się tak rozłożyć, na przykład mostek, wymaga praw Kirchhoffa.
Którego wzoru na moc użyć
P = IV, P = I²R i P = V² / R to jeden wzór, do którego wstawiono V = IR, żeby pozbyć się wielkości, której nie znasz. Użyj tego, który potrzebuje tylko tego, co masz. Żarówka 60 W podłączona do 230 V pobiera I = 60 / 230, około 0,26 A, a jej opór to R = 230² / 60, około 880 Ω. Kalkulator prawa Ohma rozwiązuje wszystkie cztery dla tego, co zostawisz puste.
Energia zużyta przez urządzenie to jego moc razy czas pracy, E = Pt. W dżulach czas podaje się w sekundach; na rachunku za prąd moc jest w kilowatach, a czas w godzinach, co daje kilowatogodziny.
Te same wzory w innych oznaczeniach
AP Physics 2 zapisuje napięcie jako ΔV, tam gdzie ta karta i A level piszą V, a prawo Coulomba zapisuje z 1 / (4πε₀) zamiast k: karta podaje obie postacie, bo to ta sama liczba. A level zapisuje równanie soczewki jako 1 / f = 1 / u + 1 / v, gdzie u i v to odległości przedmiotu i obrazu; ta karta zostaje przy d_o i d_i, żeby v mogło dalej oznaczać prędkość.
Co dalej
Kalkulator długości fali liczy równanie fali i energię fotonu dla dowolnej wartości, którą zostawisz pustą, a pozostałe kalkulatory fizyczne pokazują każdy krok. Ruch, siły i energię znajdziesz na karcie wzorów z mechaniki, drugiej połowie kursu.
Częste pytania
Co to jest prawo Ohma?
V = IR: napięcie na oporniku to natężenie płynącego przez niego prądu razy jego opór. Bateria 6 V podłączona do opornika 3 Ω wymusza przepływ prądu o natężeniu 2 A. Prawo działa dla oporników w stałej temperaturze; żarówka z żarnikiem ani dioda go nie spełniają.
Jak dodaje się oporniki połączone równolegle?
Dodaje się odwrotności: 1/R_T = 1/R₁ + 1/R₂. Dla dwóch oporników daje to R_T = R₁R₂ / (R₁ + R₂), więc 6 Ω i 3 Ω połączone równolegle dają 2 Ω. Wynik jest zawsze mniejszy niż najmniejszy opór, bo każda gałąź dodaje prądowi kolejną drogę.
Czym różni się SEM od napięcia?
SEM ε to energia, jaką bateria przekazuje każdemu kulombowi ładunku. Gdy bateria dostarcza prąd, napięcie na jej zaciskach jest mniejsze, bo część energii zużywa się wewnątrz baterii: V = ε − Ir, gdzie r to jej opór wewnętrzny.
Jak długość fali wiąże się z częstotliwością?
Prędkość fali to jej częstotliwość razy długość fali, v = fλ. Dla światła w próżni prędkość to c, więc zielone światło o długości fali 500 nm ma częstotliwość 3,00 × 10⁸ / 5,00 × 10⁻⁷ = 6,0 × 10¹⁴ Hz. Przy tej samej prędkości wyższa częstotliwość zawsze oznacza krótszą falę.
Czy ta karta obejmuje AP Physics 2?
Obejmuje najważniejsze wzory z elektryczności, magnetyzmu, fal i optyki z AP Physics 2, ale nie termodynamikę ani fizykę współczesną. Na egzaminie College Board daje własną kartę wzorów, więc ćwicz z nią, a tej używaj jako darmowego uzupełnienia.
Chcesz to policzyć na własnych liczbach?
Kalkulator prawa Ohma Otwórz kalkulator