ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

Магнитное поле

F_A = IB l sin α Сила Ампера

F- сила, Н (ньютон)

B-вектор магнитной индукции, Тл (тесла)

—длина проводника, м

I —сила тока, А (ампер)

q—электрический заряд, Кл (кулон)

r –радиус ,м

m – масса частицы, кг

T – период, с

α – угол, град

- скорость частицы, м/с

F_L = B sin α Сила Лоренца

Радиус окружности и период обращения при движении заряженной частицы в однородном магнитном поле

r =

T =

Электромагнитная индукция

Ф=B_nS =BS cos α Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток)

Ф – магнитный поток, Вб (вебер)

B-вектор магнитной индукции, Тл (тесла)

S-площадь контура, м²

M- момент сил, Н∙м

_i –электродвижущая сила индукции, В (вольт)

α – угол, град

—длина проводника, м

- скорость проводника, м/с

t –время, с

I —сила тока, А (ампер)

_si - электродвижущая сила самоиндукции, В (вольт)

L- индуктивность, Гн (генри)

W_L –энергия магнитного поля катушки с током, Дж (джоуль)

Момент сил, вращающих контур с током в магнитном поле

M=ISB sin α

Закон электромагнитной индукции Фарадея

_i =- = - Ф _t^′

ЭДС индукции в прямом проводнике, движущемся в однородном магнитном поле

= B l sin α

L = Индуктивность

ЭДС самоиндукции

_si =- = - LI _t^′

Энергия магнитного поля катушки с током

W_L =

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Механические колебания

Уравнения гармонических колебаний

(t) = x _t^′

(t) =( ) _t^′ =²x(t)

k =m²

=A

=²A

-начальная фаза колебаний, рад (радиан)

– фаза колебаний, рад (радиан)

х- координата тела (смещение),м

А- амплитуда колебаний, м

m – масса тела, кг

a - ускорение, м/с²

k – жесткость пружины, Н/м

ω₀ – циклическая частота, рад/с

T – период колебаний, с

ν – частота колебаний, Гц (герц)

– скорость тела, м/с

t –время, с

- число колебаний ( безразмерное)

—длина нити, м

g - ускорение свободного падения, м/с²

Период , частота и фаза колебаний

ω₀ = ; ω₀ =

ω₀ t

; T= ; T=

T = Период малых свободных колебаний математического маятника

T = Период свободных колебаний пружинного маятника

Электромагнитные колебания

Свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре

_t^′ =

)

T = Формула Томсона

ω = =

-электрический заряд, Кл (кулон)

ω – циклическая частота ,рад/с

-начальная фаза, рад

t –время, с

I —сила тока, А (ампер)

L- индуктивность, Гн (генри)

С- электроёмкость конденсатора, Ф(фарад)

T – период колебаний, с

-индуктивное сопротивление, Ом

-ёмкостное сопротивление, Ом

R-активное сопротивление, Ом

Z –полное сопротивление, Ом

Р –мощность, Вт (ватт)

-сдвиг фаз между током и напряжением, рад

I-действующее значение силы тока, А (ампер)

U -действующее значение напряжения, В (вольт)

К – коэффициент трансформации трансформатора (безразмерный)

-напряжение на первичной обмотке, В (вольт)

- напряжение на вторичной обмотке, В (вольт)

- число витков в первичной обмотке (безразмерное)

- число витков во вторичной обмотке (безразмерное)

Закон сохранения энергии в колебательном контуре

= = =const

Действующие значения переменного тока

I = U =

Индуктивное , емкостное и полное сопротивление в цепи переменного тока

= ω L, = T= ,

Z² =

Средняя мощность в цепи переменного тока

P= IUcos

Коэффициент трансформации трансформатора

K= =

Механические и электромагнитные волны

λ =

λ -длина волны, м

– скорость распространения волны, м/с

ν – частота колебаний, Гц (герц)

T – период колебаний, с

s- смещение точки волновой поверхности, м

s_max –амплитуда колебаний, м

ω – циклическая частота ,рад/с

t –время, с

τ –время запаздывания волны, с

I-плотность потока электромагнитного излучения, Вт/м²

-электромагнитная энергия, проходящая через некоторую поверхность, Дж (джоуль)

- время прохождения энергии, с

площадь этой поверхности, м²

w- плотность электромагнитной энергии, Дж/м³

c-скорость света в вакууме, м/с

-расстояние до объекта, м

s = s_max sin (ω (t-τ)) =

= s_max sin(ω (t- уравнение гармонической бегущей волны, распространяющейся в положительном направлении оси ОХ

I==wc

λ = длина электромагнитной волны в вакууме (воздухе)

определение расстояния до объекта при радиолокации

ОПТИКА

Световые волны

= = n_отн

n ₁ = n₂ закон преломления света

α – угол падения, град

–угол преломления, град

- скорость света в первой среде, м/с

- скорость света во второй среде, м/с

n_отн -относительный показатель преломления (показатель преломления второй среды относительно первой) (безразмерный)

n_абс –абсолютный показатель преломления среды (безразмерный)

c-скорость света в вакууме, м/с

-скорость света в данной оптической среде, м/с

- абсолютный показатель преломления первой среды (безразмерный)

- абсолютный показатель преломления второй среды (безразмерный)

₁ -длина световой волны в первой среде, м

₂ - длина световой волны во второй среде, м

-предельный угол полного внутреннего отражения, град

D- оптическая сила тонкой линзы, дптр (диоптрия)

F – фокусное расстояние тонкой линзы, м

d- расстояние от предмета до линзы, м

f - расстояние от линзы до изображения, м

n – показатель преломления вещества, из которого изготовлена линза (безразмерный)

, -радиусы кривизны поверхностей линзы, м
Г- линейное увеличение линзы (безразмерное)
H – линейный размер изображения, м

h - линейный размер предмета ,м

∆ -разность хода двух волн, м

d- период дифракционной решетки, м

– угол дифракции, град

m- порядок максимума (безразмерный)

Показатели преломления света

n_отн =

n_абс =

Соотношение частот и длин волн при переходе монохроматического света через границу раздела двух оптических сред

ν₁ = ν₂ , ₁ = ₂

Предельный угол полного внутреннего отражения

sin = =

Оптическая сила тонкой линзы

D =

тонкой линзы

=

=(n -1) ( +)

= = Увеличение линзы

Интерференция света. Условия максимумов ∆ = 2 m ,

m = 0,±1, ±2, ± 3, …

минимумов ∆ =( 2m + 1),

m= 0,±1, ±2, ± 3, …

Условия наблюдения главных максимумов при нормальном падении монохроматического света на дифракционную решетку

d sin =m ,

m= 0,±1, ±2, ± 3, …

Основы специальной теории относительности

Энергия свободной частицы

E =

E – энергия, Дж (джоуль)

m–масса частицы, кг

-скорость частицы, м/с

c-скорость света в вакууме, м/с

p – импульс частицы, кг ∙ м/с

E₀ – энергия покоя, Дж (джоуль)

Импульс частицы

=

Связь массы и энергии свободной частицы

E² – (pc)² = (mc²)²

Энергия покоя свободной частицы

E₀ = mc²

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Световые кванты

Формула Планка E = h ν

ν – частота, Гц (герц)

E- энергия кванта, Дж (джоуль)

h- постоянная Планка, Дж ∙с

h=6,62∙10^-34 Дж ∙с

p – импульс фотона, кг ∙ м/с

λ -длина волны, м

c-скорость света в вакууме, м/с

A_выхода –работа выхода электрона из металла, Дж (джоуль)

E_{кин max} – кинетическая энергия электрона, Дж

ν_кр– красная граница фотоэффекта по частоте, Гц (герц)

- красная граница фотоэффекта по длине волны, м

m–масса электрона, кг

-скорость электрона, м/с

e –элементарный заряд, Кл (кулон)

U_зап – задерживающее напряжение, В (вольт)

Энергия фотона

E= h ν = pc =

Импульс фотона

p ===

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

E_фотона =A_выхода + E_{кин max} , где

E_фотона = h ν=

A_выхода = h ν_кр=

E_{кин max} = =eU_зап

Длина волны де Бройля

===

Атомная физика

Излучение и поглощение фотонов при переходе атома с одного уровня энергии на другой

h ν_mn = =

h- постоянная Планка, Дж ∙с

ν_mn-частота излученной волны, Гц (герц)

c-скорость света в вакууме, м/с

- длина волны излученной волны, м

-большая энергия стационарного состояния атома, Дж

- меньшая энергия стационарного состояния атома, Дж

m,n – номер орбиты электрона (безразмерный)

Спектр уровней энергии атома водорода

= , n=1,2,3, …

Физика атомного ядра

Дефект массы ядра :

∆m =Z+(A-Z)-

∆m – дефект массы ядра, кг

Z – число протонов в ядре (безразмерное)

А – массовое число (безразмерное)

- масса протона , кг

-масса нейтрона, кг

- масса ядра, кг

∆– энергия связи, Дж

c-скорость света в вакууме, м/с

– электронное антинейтрино

- электрон

- позитрон

- электронное нейтрино

число исходных ядер (безразмерное)

N –число оставшихся ядер (безразмерное)

t- время распада, с

T- период полураспада, с

Энергия связи ядра

∆= ∆m

Радиоактивность.

Альфа-распад: +

Бета- распад. Электронный бета-распад:

Позитронный бета-распад:

+

Закон радиоактивного распада

N(t) =∙