physikalische Formelsammlung (Elektrik)

Physikalische Formelsammlung
Elektrische Ladung
e = 1, 60 ∗ 10−19 [C]
Elementarladung:
(N.1)
Elektrisches Feld
1
4∗π∗0
Coulomb Gesetz:
Fel =
el. Feldstärke:
E=
Fel
q
el. Verschiebung:
D=
Q
A
Grundgleichung (el. Feld):
D = 0 ∗ E
∗
Q∗q
r2
(O.1)
(O.2)
=
Q
4∗π∗r 2
(O.3)
(O.4)
Elektrische Spannung
el. Spannung:
U=
Wel
q
Kapazität:
C=
Q
U
Kapazität des Plattenkondensators:
C = 0 ∗
Kapazität mit Dielektrikum:
C = 0 ∗ ∗
(P.1)
(P.2)
A
d
(P.3)
A
d
(P.4)
Elektrischer Strom
Stromstärke:
I=
Q
t
el. Widerstand:
R=
U
I
Widerstand eines Leiterstücks:
R=ρ∗
Ohmsches Gesetz:
U = R ∗ I mit R = const. ; ρ = const
(Q.1)
(Q.2)
`
A
(Q.3)
Elektrische Arbeit und Leistung
Elektrische Energie:
We = U ∗ I ∗ t
Elektrische Leistung:
Pe = U ∗ I
Elektrische Leistung:
Pe =
Elektrische Leistung:
Pe = I 2 ∗ R
1
U2
R
(R.1)
(R.2)
(R.3)
(R.4)
(Q.4)
Verzweigter Stromkreis
Widerstands-Reihenschaltung:
Rges = R1 + R2 + ... + Rn
Spannungsteilung:
U0
Uges
Widerstands-Parallelschaltung:
1
R0
Parallelschaltung (2 Widerstände)
R0 =
1. Kirchhoff-Regel
An einem Verzweigungsknoten ist die Summe
der zufließenden Ströme gleich der Summe der
wegfließenden Ströme.
2. Kirchhoff-Regel
Addiert man alle Teilspannungen in einem unverzweigten Stromkreis - von einem Pol der
Stromquelle zum anderen-, so erhält man stets
die Gesamtspannung.
=
=
R0
Rges
1
R1
+
(S.1)
(S.2)
1
R2
+ ... +
R1 ∗R2
R1 +R2
1
Rn
(S.3)
(S.4)
Elektromagnetismus
n
`
Magnetische Feldstärke:
B = µ0 ∗ I ∗
Faustregel 1:
Wenn der Daumen in Richtung der technischen
Stromrichtung zeigt, weisen die Finger einer leicht geöffneten Faust in Richtung der kreisförmigen Feldlinien.
Faustregel 2:
Daumen in Feldrichtung (im Inneren der Spule),
übrige Finger der Faust in Stromrichtung.
(T.1)
Kraft auf bewegte Ladungen
F
I∗`
(T.2)
Magnetische Feldstärke:
B=
Materie in magnetischem Feld:
B = µ0 ∗ µr ∗ I ∗
Lorentzkraft:
FLorentz = q ∗ v ∗ B
Magnetische Feldkonstante:
µ0 = 1, 26 ∗ 10−6
Hall-Spannung:
UH = b ∗ v ∗ B
n
`
(T.3)
(T.4)
[ TAm ]
(T.6)
Elektromagnetische Induktion
Induktionsspannung:
Ui = ` ∗ v ∗ B
Induktionsspannung (Spule):
Ui = n ∗ A ∗
4B
4t
(U.2)
Induktionsspannung (Spule):
Ui = n ∗ B ∗
4A
4t
(U.3)
Allgemeines Induktionsgesetz:
Ui = −n ∗
2
4Φ
4t
(U.1)
(U.4)
(T.5)
Wechselspannung
Induktionsspannung:
Ui (t) = U0 ∗ sin ωt
Wechselstromleistung:
P = Uef f ∗ Ief f
(V.1)
(V.2)
Wechselstromkreis
4I
4t
Selbstinduktionsspannung:
Ui = −L ∗
Spuleninduktivität (Eisenkern):
L = µ r ∗ µ0 ∗ n2 ∗
Induktivität (Luftspule):
L = µ 0 ∗ n2 ∗
Kapazitiver Blindwiderstand:
XC =
1
2π∗f ∗C
Induktiver Blindwiderstand:
XL =
Uef f
Ief f
(W.1)
A
`
A
`
(W.2)
(W.3)
(W.4)
= 2π ∗ f ∗ L
(W.5)
Transformator
Wirkleistung:
P = Uef f ∗ Ief f ∗ cos φ
Spannungsgesetz:
Up
Us
=
np
ns
(X.2)
Stromgesetz:
Ip
Is
=
ns
np
(X.3)
3
(X.1)