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Formelsammlung Physik
Pawletko – HvGG – 09.12.2013
Die Richtung der magnetischen Feldlinien gibt in jedem Punkt an, wie sich der Nordpol einer frei drehbaren kleinen Magnetnadel ausrichtet.
Die magnetischen Feldlinien verlaufen vom magnetischen Nord-‐ zum magnetischen Südpol.
Magnetische Feldstärke (Flussdichte): 𝑩
𝐵 =𝐹𝐼 · 𝑠
(Kraft F auf einen von Stromstärke I durchflossenen Leiter der Länge s, der Senkrecht zu den magnetischen Feldlinien steht)
Einheit Tesla 𝑇 = !!·!
Lorentzkraft 𝑭𝑳
𝐹! = 𝑞 · 𝑣 · 𝐵 · sin𝛼 𝑞: Ladung 𝑣: Geschwindigkeit 𝐵: magnetische Feldstärke 𝛼: Winkel zwischen den Feldlinien und der Bewegugsrichtung
Magnetische Feldstärke in einer langen materiegefüllten Spule
𝐵 = 𝜇! · 𝜇! · 𝐼 ·𝑁𝑙
𝜇!: magnetische Feldkonstante 𝜇! = 4𝜋 · 10!! !"
!!
𝜇!: relative Permeabilität des Materials N: Windungszahl der Spule l: Länge der Spule I: Stromstärke in der Spule
Kreisbahn elektrisch geladener Teilchen in einem homogenen Magnetfeld (Feldlinien senkrecht zu Bahn) 𝐹! = 𝐹! →
𝑟 =𝑚 · 𝑣𝑞 · 𝐵
𝑟: Radius 𝑣: Teilchengeschwindigkeit 𝑞: Teilchenladung 𝐵: magnetische Feldstärke
Hallspannung 𝑼𝑯 (Hallefekt)
𝑈! = 𝑅! ·𝐼𝑑· 𝐵
𝑅!: Hallkonstante des Materials 𝐼: Stromstärke 𝑑: Ausdehnung der Hallsonde in Richtung der Feldlinien
Elektromagnetische Induktion
Induktionsgesetz 𝑈!"# = −𝑁 !"!"
mit mag. Fluss 𝛷 = 𝐵 · 𝐴 · cos𝛼
Selbstinduktion 𝑈!"# = −𝐿!"!"
mit Induktivität 𝐿 = 𝜇!𝜇!!!
!· 𝐴
Energie
Elektrostatische 𝐸!"!#$ =12𝐶𝑈!
Magnetische 𝐸!"# =12𝐿𝐼!
Formelsammlung Physik
Pawletko – HvGG – 09.12.2013
Harmonische Schwingung
Federpendel
Lineares Kraftgesetz: 𝐹 = −𝐷 · 𝑦 DGL: 𝑦 𝑡 = − !
!𝑦(𝑡)
Lösung: 𝑦 𝑡 = 𝑦!"# · sin (𝜔𝑡 + 𝜑!) mit 𝜔 = !!
𝐸!"# =12𝐷 · 𝑦!"#! =
12𝑚𝑣!"#!
Fadenpendel Für kleine Auslenkungen 𝛼
Lösung: 𝑦 𝑡 = 𝑦!"# · sin (𝜔𝑡 + 𝜑!) mit 𝜔 = !!
Elektromagnetischer Schwingkreis
Spannung und Ladung - Beziehung: 𝑈 = − !!· 𝑄
DGL: 𝑄 𝑡 = − !!"· 𝑄(𝑡)
Lösung: 𝑄 𝑡 = 𝑄!"# · sin 𝜔𝑡 + 𝜑! mit 𝜔 = !!"
Lösung: 𝑈 𝑡 = 𝑈!"# · sin (𝜔𝑡 + 𝜑!) mit 𝜔 = !!"
Lösung: 𝐼 𝑡 = 𝐼!"# · sin (𝜔𝑡 + 𝜑!) mit 𝜔 = !!"
𝐸!"# =121𝐶· 𝑄!"#! =
12 𝐿 𝐼!"#!
Periodendauer 𝑇 =1𝑓=2𝜋𝜔
Wellen
Ausbreitungsgeschwindigkeit
𝑐 = 𝜆 · 𝑓 =𝜆𝑇
Licht im Vakuum: 𝑐 = 2,99792458 · 10! !!
Schallwelle in Luft bei 20 °C: 𝑐 = 343 !!
Schallwelle in Wasser bei 20 °C: 𝑐 = 1521 !!
Brechung
sin𝛼sin𝛽
=𝑐!𝑐!=𝑛!𝑛!
𝑐!, 𝑐!: Ausbreitungsgeschwindigkeiten in den Medien 𝑛! =
!!!: Brechungsindex des Medium 1
Hörbereich
Frequenzen der Wahrnehmung: 16𝐻𝑧 bis 20 𝑘𝐻𝑧 Hörschwelle: 𝐼 = 𝐼! = 10!!" !
!! 𝑒𝑛𝑡𝑠𝑝𝑟𝑖𝑐ℎ𝑡 0 𝑑𝐵
Schmerzgrenze: 𝐼 = 𝐼! = 1 !!! 𝑒𝑛𝑡𝑠𝑝𝑟𝑖𝑐ℎ𝑡 120 𝑑𝐵