Formelsammlung zum Lehrplan Physik (G-Kurs)
Gravitationsfeld Zentripetalkraft:
FZ = m ⋅ ω2 ⋅ r mit ω =
Newton´sches Gravitationsgesetz:
v
2π
= 2π f =
r
T
FG = γ ⋅
m 1 ⋅m 2
r2
Elektrisches Feld i
Elektrische Stromstärke: I(t) = Q(t)
Kondensatorgleichung: Q = C ⋅ U
Coulomb-Kraft: F = Q ⋅ E
Kapazität eines Plattenkondensators:
Arbeit im elektrischen Feld:
W = Q∙U mit U = E∙d im homogenen Feld
A
d
Energie des elektrischen Feldes:
1
Wel = CU 2
2
Coulomb´sches Gesetz:
1
Q ⋅Q
⋅ 1 2 2
4π ε0 εr
r
FC =
C = ε 0 εr
Magnetisches Feld Magnetische Flussdichte: B =
Magnetische Flussdichte
im homogenen Feld einer Spule:
n
B = μ 0 μr ⋅
⋅I
F
I⋅
Lorentzkraft: FL = q ⋅ v ⋅ B für v ⊥ B
Bewegung von Ladungsträgern in Feldern Kreisbahn im Magnetfeld: r =
Dynamische Masse: m(v) =
m⋅ v
q⋅B
m0
Einstein´sche Masse-Energie-Äquivalenz:
W(v) = m(v) ⋅ c 2
Relativistische kinetische Energie:
2
1 − v2
Wkin (v) = W(v) − W0 = Δm ⋅ c 2
c
Elektromagnetische Induktion Induktionsgesetz:
Induktivität einer Spule: L = μ o μr
i
Uind (t) = − n ⋅ Φ(t) bzw.
i
Selbstinduktionsspannung: Uind (t) = − L ⋅ I(t)
t end
∫U
ind
n2 A
(t) dt = − n ⋅ (Φend − Φanf )
Energie des magnetischen Feldes:
t anf
Wmagn =
1
2
LI2
Schwingungen und Wellen Schwingungsdauern
• Federpendel: T = 2π
Grundgleichung der Wellenlehre:
D
• Thomson´sche Gleichung: T = 2π
Juli 2011
v = λ⋅ f
m
LC
Auslenkungsfunktion einer fortschreitenden
linearen harmonischen Welle:
t
x
s(x,t) = sm ⋅ sin (2π ( − ))
T
λ
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Beugung am optischen Gitter:
k⋅λ
Maxima für sin( αk ) =
g
Interferenzbedingung für
• max. Verstärkung: Δs = k ⋅ λ
• max. Abschwächung: Δs =
( 2k − 1) ⋅
λ
2
Quanten Photoeffekt (Gegenfeldmethode):
Bragg-Bedingung:
h ⋅ f = e ⋅ U + WA
2d ⋅ sin (αk ) = k ⋅ λ Photonenmasse: mPh =
Photonenimpuls: pPh =
h⋅f
Heisenberg´sche Unschärferelation:
h
h
Δx ⋅ Δp x ≥
, ΔW ⋅ Δt ≥
4π
4π
c2
h
λ
Atommodelle Quantenmodell
Bohr´sches Atommodell (H-Atom)
• Gesamtenergie: Wn = − h ⋅ f R ⋅
1
n2
Lokalisationsenergie: W n =
h2
⋅n 2
8mL2
1 ⎞
⎛ 1
− 2⎟
2
m ⎠
⎝ n
• Serienformel: f m, n = f R ⋅ ⎜
Kerne Zerfallsgesetz: N(t) = N0 ⋅ e − λ⋅t Halbwertszeit: t H =
ln(2)
λ
Physikalische Konstanten (in der Regel auf drei geltende Ziffern gerundet) m
m
Lichtgeschwindigkeit:
c = 3,00 ⋅ 108
Planck´sches
Wirkungsquantum:
h = 6,63 ⋅10−34 Js
Avogadro-Konstante:
N A = 6,02 ⋅ 10 23 mol−1
Atomare
Masseneinheit:
1u = 1,66 ⋅ 10 −27 kg
e = 1,60 ⋅10−19 C
Ionisierungsenergie
(H-Atom):
W = 13,6 eV
Ruhemasse Elektron:
m e = 9,11 ⋅ 10 −31 kg
Rydbergfrequenz:
f R = 3,29 ⋅ 1015 Hz
Ruhemasse Proton:
mp = 1,673 ⋅ 10 −27 kg
Ruhemasse Neutron:
m n = 1,675 ⋅ 10 −27 kg
Fallbeschleunigung:
g = 9,81
Gravitationskonstante:
γ = 6,67 ⋅10−11
Elektrische
Feldkonstante:
ε 0 = 8,85 ⋅ 10 −12
Magnetische
Feldkonstante:
μ 0 = 1,26 ⋅ 10 −6
Elementarladung:
s
2
m3
kg ⋅ s2
As
Vm
Vs
Am
s
Juli 2011
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