Постоянный электрический ток
· Сила и плотность электрического тока
;
,
где – площадь поперечного сечения проводника.
· Плотность тока в проводнике
,
где – скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике;
– концентрация зарядов, e = 1,6ּ10-19 Кл – заряд электрона.
· Электродвижущая сила, действующая в цепи:
, или
,
где – единичный положительный заряд;
– работа сторонних сил;
– напряженность поля сторонних сил.
· Сопротивление однородного линейного проводника, проводимость
проводника и удельная электрическая проводимость
вещества проводника
,
,
,
где – удельное электрическое сопротивление;
– площадь поперечного сечения проводника;
– его длина.
· Сопротивление проводников при последовательном и параллельном соединении
и
,
где – сопротивление проводника;
– число проводников.
· Зависимость удельного сопротивления от температуры t
,
где – температурный коэффициент сопротивления, t – температура в градусах Цельсия; ρ0 – удельное сопротивление при 0ºС
· Закон Ома:
для однородного участка цепи
;
для неоднородного участка цепи
,
для замкнутой цепи
,
где – напряжение на участке цепи;
– сопротивление цепи (участка цепи);
разность потенциалов на концах участка цепи;
– ЭДС источников тока, входящих в участок;
– ЭДС всех источников тока цепи.
· Закон Ома в дифференциальной форме
,
где – напряженность электростатического поля.
· Работа тока за время
.
· Мощность тока
.
· Закон Джоуля – Ленца
,
где – количество теплоты, выделяющееся в участке цепи за время
.
· Закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме
,
где – удельная тепловая мощность тока.
· Правила Кирхгофа:
;
.
Магнитное поле
· Механический момент, действующий на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле,
,
где – магнитная индукция;
– магнитный момент контура с током:
,
где – площадь контура с током;
– единичный вектор нормали к поверхности контура, I – сила тока.
· Связь магнитной индукции и напряженности
магнитного поля
,
где – магнитная постоянная;
– магнитная проницаемость среды.
· Закон Био-Савара-Лапласа
,
где – магнитная индукция поля, создаваемая элементом длины
проводника с током
;
– радиус-вектор, проведенный от
к точке, в которой определяется магнитная индукция.
· Модуль вектора
,
где – угол между векторами
и
.
· Принцип суперпозиции (наложения) магнитных полей
,
где – магнитная индукция результирующего поля;
– магнитные индукции складываемых полей.
· Магнитная индукция поля, создаваемого бесконечно длинным прямым проводником с током:
,
где – расстояние от оси проводника до точки, в которой определяется магнитная индукция.
· Магнитная индукция в центре кругового проводника с током:
,
где – радиус кривизны проводника.
· Закон Ампера
,
где – сила, действующая на элемент длины
проводника с током
, помещенный в магнитное поле с индукцией
.
Модуль силы Ампера
,
где – угол между векторами
и
.
· Сила взаимодействия двух прямых бесконечных прямолинейных параллельных проводников с токами и
,
где – расстояние между проводниками;
– отрезок проводника.
· Магнитное поле точечного заряда , свободно движущегося с нерелятивистской скоростью
:
,
где – радиус-вектор, проведенный от заряда к точке наблюдения.
Модуль магнитной индукции:
,
где – угол между векторами
и
.
· Сила Лоренца
,
где – сила, действующая на заряд
, движущийся в магнитном поле с индукцией
со скоростью
.
· Формула Лоренца
,
где – результирующая сила, действующая на движущийся заряд
, если на его действуют электрическое поле напряженностью
и магнитное поле индукцией
.
· Холловская поперечная разность потенциалов
,
где – магнитная индукция;
– сила тока;
– толщина пластинки;
постоянная Холла (
– концентрация электронов).
· Закон полного тока для магнитного поля в вакууме (теорема о циркуляции вектора )
,
где – магнитная постоянная;
– вектор элементарной длины контура, направленной вдоль обхода контура;
– составляющая вектора
в направлении касательной контура
произвольной формы (с учетом выбранного направления обхода);
– угол между векторами
и
;
алгебраическая сумма токов, охватыемых контуром.
· Магнитная индукция поля внутри соленоида, имеющего витков:
,
где – длина соленоида, N – число витков.
· Магнитная индукция поля внутри тороида:
.
· Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) через площадку
,
где – вектор, модуль которого равен
, а направление совпадает с нормалью
к площадке;
– проекция вектора
на направление нормали к площадке.
· Поток вектора магнитной индукции сквозь произвольную поверхность
.
· Потокосцепление (полный магнитный поток, сцепленный со всеми витками соленоида):
,
где – магнитная проницаемость среды.
· Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
,
где – магнитный поток, пересеченный движущимся проводником.
· Работа по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле
,
где – изменение магнитного потока, сцепленного с контуром.
Электромагнитная индукция
· Закон Фарадея
,
где – ЭДС индукции.
· Э.д.с. индукции, возникающая в рамке площадью при вращении рамки с угловой скоростью
в однородном магнитном поле с индукцией
,
,
где – мгновенное значение угла между вектором
и вектором
нормали
к плоскости рамки.
· Магнитный поток, создаваемый током в контуре с индуктивностью
.
· ЭДС самоиндукции
,
где – индуктивность контура.
· Индуктивность соленоида (тороида):
,
где – число витков соленоида;
– его длина.
· Токи при размыкании и примыкании цепи
;
,
где – время релаксации (
– индуктивность;
– сопротивление).
· ЭДС взаимной индукции (ЭДС, индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре):
,
где – взаимная индуктивность контуров.
· Энергия магнитного поля, создаваемого током в замкнутом контуре индуктивностью , по которому течет ток
,
W = LI2/2.
· Объемная плотность энергии однородного магнитного поля длинного соленоида
.