Краткий справочник по физике

Формулы основных разделов

Электромагнитная индукция

явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него

1. Действие магнитного поля на заряды и проводники

Сила Лоренца:

Формула силы Лоренца: F = q·E + q·v×B — сила, действующая на заряженную частицу в электрическом и магнитном полях

F Л > = q · v · B · sin ( α )
Пояснение

Сила действует на заряд q, движущийся со скоростью v в магнитном поле B, под углом α к направлению поля.Максимальна при α = 90°, отсутствует при α = 0°.

Сила Ампера:

Формула силы Ампера: FA = I·l·B·sin(α) — сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, зависит от тока, длины проводника, магнитной индукции и угла между ними

F A > = I · l · B · sin ( α )
Комментарий

Сила, действующая на проводник длиной l с током I, расположенный в поле B под углом α.Направление определяется правилом левой руки.

Магнитный момент рамки:

Формула магнитного момента рамки: M = I·S·B·sin(α) — момент, действующий на рамку с током в магнитном поле, зависит от тока, площади рамки, магнитной индукции и угла между нормалью и полем

M = I · S · B · sin ( α )
Комментарий

Момент, действующий на рамку площадью S с током I в магнитном поле B.Обеспечивает вращение рамки и лежит в основе работы электродвигателей.

2. Характеристики магнитного поля

Магнитный поток:

Формула магнитного потока: Φ = B·S·cos(α) — произведение магнитной индукции, площади поверхности и косинуса угла между направлением поля и нормалью к поверхности

Φ=B·S·cos(α)
Пояснение

Магнитный поток Φ — это количество линий магнитной индукции, проходящих через поверхность S под углом α.Чем больше поле и площадь, тем выше поток. Максимален при α = 0°.

Напряжённость магнитного поля:

Формула напряжённости магнитного поля: H = I / (2·π·r) — зависит от силы тока и расстояния до проводника

H=I2πr
Комментарий

Напряжённость H зависит от силы тока I и расстояния r от проводника.Чем ближе к проводнику — тем сильнее поле. Направление по правилу правого винта (Буравчика).

3. Индукция и самоиндукция

ЭДС индукции (закон Фарадея):

Формула ЭДС индукции: εF = –N·ΔΦ/Δt — электродвижущая сила пропорциональна скорости изменения магнитного потока через контур

εF=N·ΔΦΔt
Пояснение

ЭДС возникает при изменении магнитного потока через контур.N — число витков, ΔΦ — изменение потока, Δt — интервал времени.Знак минус отражает противодействие (закон Ленца).

ЭДС самоиндукции:

Формула ЭДС самоиндукции: ε = –L·ΔI/Δt — электродвижущая сила, возникающая при изменении тока в контуре, пропорциональна индуктивности и скорости изменения тока

ε=L·ΔIΔt
Комментарий

ЭДС возникает при изменении тока в цепи с индуктивностью L.ΔI — изменение силы тока, Δt — интервал времени.Самоиндукция — явление генерации ЭДС в самой цепи.

4. Энергия магнитного поля

Энергия через ток:

Формула энергии магнитного поля катушки: WM = (L·I²)/2 — энергия, запасённая в катушке с индуктивностью при протекании тока

W M > = L I 2 > 2
Пояснение

Энергия накапливается в катушке с индуктивностью L при токе I.Пропорциональна квадрату тока — как и у кинетической энергии в механике.

Энергия через магнитный поток и силу тока:

Формула энергии магнитного поля: WM = Φ·I / 2 — энергия, запасённая в катушке, выражается через магнитный поток и силу тока

W M > = Φ I 2
Комментарий

Формула применяется, когда известен магнитный поток Φ и ток I.Даёт эквивалентную энергию поля через параметры цепи.

Энергия через магнитный поток и индуктивность:

Формула энергии магнитного поля: WM = Φ² / (2·L) — энергия, запасённая в катушке, выражается через квадрат магнитного потока и индуктивность

W M > = Φ 2 > 2 L
Пояснение

Полезна при расчётах, если известен поток поля и индуктивность.Применяется в теории колебаний и резонансных цепях.