Электростатика. Постоянный ток. Электромагнетизм Основные формулы

Электростатика

Закон Кулона

где F – сила взаимодействия точечных зарядов q₁ и q₂; r – расстояние между зарядами; ε – диэлектрическая проницаемость; ε₀ – электрическая постоянная.

= 8,85*10^-12

Напряженность электрического поля E:

потенциал ϕ: ,

где Wр – потенциальная энергия точечного положительного заряда q, находящегося в данной точке поля (при условии, что потенциальная энергия заряда, удаленного в бесконечность, равна нулю).

Линейная плотность заряда

τ = q/ l .

Поверхностная плотность заряда

σ = q/ s.

Напряженность электростатического поля, создаваемого бесконечной

прямой равномерно заряженной нитью или бесконечно длинным цилиндром:

где r – расстояние от нити или от цилиндра до точки, в которой определяется

напряженность.

Напряженность поля, создаваемого бесконечной равномерно заряженной

плоскостью:

Связь напряженности с потенциалом: а) в случае однородного поля;

б) E = - в случае поля, обладающего центральной или осевой симметрией.

Работа сил поля по перемещению заряда q из точки с потенциалом φ₁ в

точку с потенциалом φ₂

A₁₋₂ = q(φ₁ − φ₂).

Электроемкость

где ϕ – потенциал проводника (при условии, что в бесконечности потенциал

проводника принимается равным нулю); U – разность потенциалов пластин

конденсатора.

Электроемкость плоского конденсатора

где S – площадь пластины (одной) конденсатора, d – расстояние между пласти-

нами.

Электроемкость батареи конденсаторов:

а) при последовательном соединении;

б) +… + С при параллельном соединении,

где n– число конденсаторов в батарее.

Энергия электрического поля заряженного конденсатора:

; ;

Объёмная плотность энергии электрического поля:

Постоянный электрический ток

Сила постоянного тока

где q – заряд (количество электричества), прошедший через поперечное сечение

проводника за время t.

Плотность электрического тока

где I – сила тока, S – площадь поперечного сечения проводника.

Сопротивление однородного проводника

где ρ – удельное электрическое сопротивление вещества проводника, l – его

длина, S – площадь поперечного сечения проводника.

Электрическая проводимость G проводника и удельная электрическая

проводимость вещества σ :

Зависимость удельного электрического сопротивления проводников от

температуры:

ρ = ρ₀ (1+ αt) ,

где ρ и ρ₀ – удельные сопротивления соответственно при t и 0°С; t – температу-

ра по шкале Цельсия; α – температурный коэффициент сопротивления.

Закон Ома для участка цепи:

Закон Ома для полной цепи:

ε– эдс источников тока, входящих в участок; U – напряжение на участке цепи; R – сопротивление внешней цепи , r - внутреннее сопротивление цепи.

Правила Кирхгофа.

Первое правило: алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю.

Второе правило: в замкнутом контуре алгебраическая сумма напряжений на всех участках контура равна алгебраической сумме электродвижущих сил.

Работа, совершаемая электростатическим полем и сторонними силами в

участке цепи постоянного тока за время t,

А= І U

Мощность тока

Закон Джоуля – Ленца

Q = I ²Rt ,

где Q – количество тепла, выделяющееся в цепи за время t. Закон Джоуля –

Ленца справедлив при условии, что участок цепи неподвижен и нем не совершаются химические превращения.