Formelsammlung

Formelsammlung
1.
Grundlegende Formeln
Widerstand R
R=
U
I
I=
Q
t
Stromstärke I
Zentripetalkraft FZ
m ∗ v2
r
FZ =
Geschwindigkeit v einer Kreisbewegung
2∗π∗r
T
v=ω∗r
v=
Strecke s, Geschwindigkeit v und Beschleunigung a
s=v∗t
1
s = ∗ a ∗ t2
2
v=a∗t
v(t) = ṡ(t)
a(t) = v̇(t) = s̈(t)
Zweites newtonsches Gesetz
F=m∗a
Leistung P
2.
P=
W
t
E=
F
q
Elektrisches Feld
Elektrische Feldstärke E
E=
Q
ε0 ∗ εR ∗ A
homogenes Feld:
E=
1
U
d
Flächenladungsdichte σ
Q
A
σ = ε0 ∗ εR ∗ E
σ=
Potential/Spannung U
U=
W
q
C=
Q
U
Kapazität C
C = ε0 ∗ εR ∗
A
d
Energie W
bei konstanter Spannung U:
W =U∗Q
wenn U ∼ Q:
1
∗ C ∗ U2
2
W=
W=
3.
1
∗ ε0 ∗ εR ∗ V ∗ E2
2
Magnetisches Feld
Magnetische Feldstärke
B=
FL
I∗l
Kraft auf eine Probeladung
FL = B ∗ q ∗ vq
Magnetfeld einer Spule
B = µ0 ∗ µR ∗
n
∗I
l
Kraft auf eine Spule mit beliebiger Orientierung
FL = n ∗ B ∗ I ∗ l ∗ sin α
Energie des Magnetfeldes
1
∗ L ∗ I2
2
1
1
W= ∗
∗ V ∗ B2
2 µ0 ∗ µR
W=
Halleffekt
FL = Fel
UH = B ∗ vs ∗ h
Wiensches Filter
v=
2
E
B
4.
Elektromagnetische Induktion
Induktionsspannung Uind
Uind = B ∗ vs ∗ d
Uind = −n ∗ Φ̇
magnetischer Fluss Φ
Φ=A∗B
Selbstinduktion
Uind = −L ∗ İ
Induktivität L einer Spule
L = µ0 ∗ µR ∗
5.
n2
∗A
l
Mechanische Schwingungen und Wellen
Hookesches Gesetz/Rückstellkraft Feder
F = −D ∗ s
Rückstellkraft Fadenpendel
FR = −m ∗ g ∗ sin α
für kleine Winkel α gilt:
sin α =
s
l
Geschwindigkeit v und Winkelgeschwindigkeit ω
2∗π
T
r
D
ω=
m
s
l
ω=
g
ω=
v(t) = ŝ ∗ ω ∗ cos(ω ∗ t)
r
D
vmax = ŝ ∗
m
Schwingungsgleichung
s(t) = ŝ ∗ sin(ω ∗ t)
Wellengleichung
x
s(t, x) = ŝ ∗ sin(ω ∗ (t + ))
c
mit beliebiger Phasenverschiebung:
s(t) = ŝ ∗ sin(2π ∗ (
Ausbreitungsgeschwindigkeit c
c=λ∗ f
3
t
x
− ))
T λ
Beschleunigung a
a(t) = −ŝ ∗ ω2 ∗ sin(ω ∗ t)
Eigenschwingung
fest/fest:
l=k∗
λ
2
l=k∗
λ
2
offen/offen:
fest/offen:
l=
2k − 1 λ
∗
2
2
Schwingkreis
r
ω=
1
L∗C
I(t) = Î ∗ sin(ω ∗ t)
Lichtgeschwindigkeit c
c= √
6.
1
ε0 ∗ µ0
Elektromagnetische Schwingungen und Wellen
Interferenz am Einzelspalt
tan α =
d
a
Minima:
sin α =
n∗λ
l
(Maxima:)
(sin α =
2n−1
2
∗λ
l
)
Interferenz am Doppelspalt/Gitter
Maxima:
sin α =
n∗λ
g
(Minima:)
(sin α =
7.
2n−1
2
g
Quanten- und Atomphysik
Photoeffekt
W =h∗ f
De Broglie-Wellenlänge
λ=
4
h
p
∗λ
)
8.
Energieformeln
Kinetische Energie
W=
1
∗ m ∗ v2
2
Lageenergie
W =m∗g∗h
Spannenergie
W=
1
∗ D ∗ s2
2
Magnetisches Feld/Spule
1
∗ L ∗ I2
2
1
1
W= ∗
∗ V ∗ E2
2 µ0 ∗ µR
W=
Elektrische Energie/Kondensator
1
∗ C ∗ U2
2
W = q ∗ U(= e ∗ U)
W=
Photonenenergie
W =h∗ f
Energie der Masse (Relativitätstheorie)
W = m ∗ c2
9.
Kräftegleichungen
Zweites newtonsches Gesetz
Fa = m ∗ a
Zentripetalkraft
FL =
m ∗ v2
r
Lorentzkraft
FL = B ∗ q ∗ v
Kraft auf eine Spule mit beliebiger Orientierung
F=n∗B∗I∗l
Gewichtskraft
FG = m ∗ g
Hookesches Gesetz
F = −D ∗ s
Kraft auf eine Probeladung
Fel = q ∗ E
5