Karta wzorów do kursu Fizyka 2

Siła elektromotoryczna

ε = d W d q

SEM

Prawo Ohma dla obwodu

Elektrostatyka

I = ε

R+ r

SEM

(

)

zamkniętego

Prawo

F = q q

(

2

4πε ε r ) = q q (

2

4πε r

Opór układu oporników

1 2

r

0

1 2

)

= ∑

Coulomba

R

R

połączonych szeregowo

i

Natężenie pola

E = F q





0

Ładowanie

t

q( t) = Cε



− 

1

 − exp

SEM





Wektor indukcji pola

kondensatora



 RC 

D = ε ε E = ε E

elektrycznego

r

0

Rozładowywanie

 t

− 

Moment siły działającej

q( t) = q exp



0

τ = p× E

kondensatora

 RC 

na dipol

p = qd

Energia potencjalna

E = − p ⋅ E

dipola

p

Prawo

ε ε ∫

E ⋅ d S = Q

Gaussa

r

0

wew

Magnetostatyka

Związek pracy

E

∆ p = E końcowa

p

− E początkowa

p

=

Siła Lorentza

=

×

z energią

F

qV

B

L

potencjalną

= W

−

Siła Lorentza

F = I ⋅ L × B

Energia

L

E

r = W

−

p (

)

potencjalna

∞→ r

Magnetyczny moment

µ = I ⋅ S

Różnica

∆

dipolowy

V = V

− V

= W

−

q

potencjału

konćowy

początkowy

Moment siły działającej na dipol

τ = µ × B

Potencjał

V r = W

−

q = E q

p ( )

w punkcie

∞→ r

p

Energia potencjalna dipola

E = −µ ⋅ B

Związek energii z

magnetycznego

p

E = −grad V

potencjałem

Związek pracy z

∆ p = końcowa

p

− początkowa

p

=

E

E

E

Pojemność elektryczna

C = Q U

energią

= −

potencjalną

W

Pojemność płaskiego

C = ε ε S d = ε S d

kondensatora

r

0

Energia potencjalna

2

E = CU / 2

kondensatora płaskiego

p

Gęstość energii pola

2

u = D ⋅ E / 2 = ε ε E / 2

elektrostatycznego

E

r

0

Pojemność układu kondensatorów

C = ∑ C

Źródła pola magnetycznego

połączonych równoległe

i

Prawo Biota-

µ µ I d s × r

µ I d s × r

Stały prąd elektryczny

0

r

d B =

=

Savarta

3

3

Natężenie

4π

r

4π

r

I = d q d t

prądu

Wektor natężenia pola

= µ µ

B

H

magnetycznego

r

0

Wektor gęstości prądu

j = nevd

Pole magnetycznego

µ µ I

0

r

Prawo Ohma

R = U I

=

B

prostoliniowego przewodnika

2π R

Różniczkowe prawo

j = σ E

µ µ Iφ

Ohma

Pole magnetycznego przewodnika

0

r

B =

Opór prostoliniowego

w kształcie łuku okręgu

4π R

R = ρ L S = L (σ S )

przewodnika

Prawo Ampere’a

∫ B⋅d s = µ µ I 0

r

p

Zależność oporu

właściwego od

ρ ( T ) = ρ 1+α( T − T ) Pole solenoidu

B = nµ µ I = µ µ IN L = µ IN L

0 [

0 ]

0

r

0

r

temperatury

Pole toroidu

B = µ µ IN 2π r = µ IN 2π r 0

r

( )

( )

Moc elektryczna

P = U ⋅ I

Praca prądu/ciepło wydzielane

W = Q = P ⋅ t

1

Karta wzorów do kursu Fizyka 2

Indukcja elektromagnetyczna,

magnetyzm materii

Strumień

Φ

= ∫

B⋅d S

magnetyczny

mag.

Fale elektromagnetyczne

Prawo Faradaya

ε = −dΦ

d t = ∫ E ⋅d l E ( ,

x t ) =

⋅

−ω

SEM

mag.

E

sin( kx

t),

max

Pole fali

Indukcyjność cewki

L = N Φ

/ I

B( ,

x t ) =

B

⋅sin( kx − t

ω )

mag.

max

SEM samoindukcji

ε = − L d I d t

SEM

c = E

/ B

=1/ µ µ ε ε = c / ,

n

max

max

0

r

0 r

0

(1)

ε

Prędkość

Indukcyjność

= − M I

d

t

d

SEM

2

c = 1/ µ ε , n = µ ε

wzajemna

0

0 0

r

r

(2)

ε

= − M I

d

t

d

SEM

1

Szeregowy obwód

ε

Wektor





S = E × H = ( E × B) / (µ µ

0

r )

t

− ⋅ R 

RL – włączanie

I ( t)

SEM

=

1

 − exp



Poyntinga

R 

 L 

prądu

Natężenie średnie

I = S = ε ε c ( E

)2 / 2

0

r

max

Szeregowy obwód RL

 − ⋅ 

fali

I ( )

t R

t = I ⋅exp



– wyłączanie prądu

0

 L 

Natężenie w odległości

2

I ( r ) = P

/ 4π r

źródla

(

)

r od źródła fali

Energia pola

2

E

= LI / 2

magnetycznego cewki

mag.

Ciśnienie fali – pełna absorpcja

p = I / c

Gęstość energii

Ciśnienie fali – pełne

2

=

pola

u

= B ⋅ H / 2 = µ µ H / 2

p

2 I / c

mag.

r

0

odbicie

magnetycznego

Natężenie światła

=

Uogólnione

I

I

/ 2

∫ ⋅

spolaryzowanego

spol.

niespol.

= µ µ ε ε Φ

+

prawo

B d s

d

d t

0

r

0

r

elektr.

(0)

2

=

Θ

Ampere’a-

+µ µ

I

I

cos

I = µε dΦ

d t + µ I

Prawo Malusa

spol.

spol.

Maxwella

0

r p

elektr.

p

n sin Θ = n sin Θ

Prawe załamania

1

1

2

2

Zwierciadła i soczewki. Interferencja. Dyfrakcja Drgania elektromagnetyczne i prąd zmienny 1

1

1

2





Zwierciadła sferyczne

+ = =

Obwód LC

q( t) = q ⋅cos t / LC +ϕ

,

max

{ ( ) }

s

s

f

r

 − 

Cienkie







q( )

Rt

1

1

1

n

1

1

t = q

⋅exp

cos

t

Ω +ϕ ;

soczewki

+ = = 

− 

−

max

(

)

Obwód



soczew

1



2 L 

,

s

s

f

 n

 R

R

RLC

ki



otoczenia

1

2

Ω = (

1/ LC)2

2

−  R /(2 L) 2





Długość fali w ośrodku

λ = λ / n

ε =ε

0

⋅

⋅

ε =ε

Obwód

( t)

sin ω

t ,

/ 2,

max

( wym. ) sk. max

Doświadczenie

RLC:

( )

R − R

Younga – interfere- -

d ⋅sin Θ = m ⋅ λ; m = 0, 1

± , 2

± ,....

I t = I

⋅sin ω

⋅ t −ϕ ,tgϕ =

,

max

( wym.

)

L

C

wymu-

R

-ncja konstruktywna

szone

2

2

I

= ε / Z = ε /  R

Interferencja



+ ( R − R ) ,



drgania

max

max

max

L

C

konstruktywna

λ

2 d = (2 m + )

= ± ±

elektry-

R = ω

⋅ ,

L R = 1/ ω

⋅ C , I = I / 2, 1

; m

0, 1, 2,....

L

wym.

C

( wym. ) sk. max

w cienkich

2 n

czne

P = I ε cosϕ.

warstwach

sk. sk.

Transfor-

Dyfrakcja na

U = U N / N ; I = I N / N

matory

w

p

w

p

w

p

p

w

pojedynczej

a ⋅sin Θ = m ⋅ λ; m = 1

± , 2

± ,....

szczelinie - minima

2

Karta wzorów do kursu Fizyka 2

Dyfrakcja na okrągłej

4





sin Θ = 1, 22(λ / d )

Poziomy

m e

E

e

1

szczelinie - minima

E = − 

 = −

=

n

energetyczne

2

2

2

2

 8 h ε n 

n

Dyfrakcja na siatce

0

d ⋅ sin Θ = m ⋅ λ; elektronu w atomie

dyfrakcyjnej -

13, 6eV

= ± ±

wodoru

= −

, n = 1, 2,3,...

maksima

m

0, 1, 2,....

2

n

Dyfrakcja na siatce

Kwant energii (foton) ħ

E = hυ

d ⋅

( o

cos 90 − Θ)

krystalograficznej –

= m⋅λ,

=

= υ

=

λ

maksima, warunek

Pęd fotonu

p

E / c

h / c

h /

m = 1, 2,....

Bragga

Równanie Einsteina

kin

hυ = E

+ W

fotoefektu

e

Kryterium Rayleigha

Θ =1,22 λ / d

R

(

)

h

Przesunięcie Comptona

λ

∆ =

(1−cosφ)

mc

Minimalna energii kreacji

2

Szczególna teoria względności

E

= 2 m c

cząstka-antycząstka

min

0

Transfor

,

x = γ ( x − Vt ) 2

,γ = 1/ 1 − β ,

Hipoteza de Broglie’a

λ = h / p

-macje

2

2

ℏ

d ψ ( x)

Lorentza

,

,

,

y = y, z = z, t = γ (

2

t − Vx / c ) Równanie

−

+ U x ψ x = Eψ x 2

( ) ( )

( )

Schrödingera

2m

dx

Dylatacja czasu

2

∆ t ⋅ 1− β = ∆ t , β = V / c Funkcja falowa

0

Ψ ( x) =ψ ( x)exp(− iEt / ℏ) stanu stacjonarnego

Skrócenie

2

⋅

− β =

∆ p ∆ x ≥ ℏ;

długości

L

1

L

0

Zasada nieoznaczoności

x

∆ ∆ ≥

'

p

y

;

ℏ

V + V

dla pojedynczego

y

Transformacja prędkości

x

V =

pomiaru

∆ ∆ ≥ ℏ

x

p

z

'

2

1 + V V / c

z

x

σ ( p )σ x ≥ ℏ

x

( ) / 4;

Zasada nieoznaczoności

Relatywistyczny efekt

1− β

σ ( p )σ y ≥ ℏ

y

( ) / 4;

f = f

dla serii pomiarów

Dopplera – źródło oddala się

0

1+ β

σ ( p )σ y ≥ ℏ

y

( ) / 4

Zasada nieoznaczoności

Pęd relatywistyczny

p = γ m v

∆ E∆ t ≥ ℏ

0

dla pojedynczego pomiaru

Całkowita energia

calk.

2

2

E

= γ m c

Zasada nieoznaczoności

σ ( E)σ ( t) ≥ ℏ / 4

relatywistyczna

rel.

0

dla serii pomiarów

Relatywi

( E

= pc + m c

,

T ≈ exp ( 2

− kL),

rel.

)2 ( ) ( 0 )2

2

calk.

2

styczna

Tunelowanie

energia i

(

2 m ( U − E

0

)

pc ) = ( E

+

2 E

m c

kwantowe

=

rel.

)2

2

kinetyczna

kinetyczna

2

pęd

rel.

0

k

2

ℏ

Relatywistycz

kinetyczna

E

= (γ − ) 2 2

1 m c =

rel.

0

Długości fal materii cząstki

λ =

na energia

2 L / ;

n

n

calk.

2

2

kwantowej w bardzo

kinetyczna

= E

− m c

rel.

0

=

głębokiej studni potencjalnej

n

1, 2,3,...

Energia

cząstki

E = p 2 m = h λ

m =

n

n

( / n )2

2

/ 2

Fotony i fale materii

kwantowej

Promień n-

w bardzo

2

 h  2

2

= 



=

=

tej orbity

głębokiej

n

E n , n

1, 2,3,...

2

1

2

 8 mL 

modelu

 ε h 

studni

2

0

2

−11

r = n 

 = n ⋅5,3⋅10 m

Bohra

n

2



potencjalnej

πm e 

e

atomu

Funkcja falowa cząstki

wodoru

kwantowej w bardzo

ψ ( )

(





=

L )

nπ x

x

2

sin

n





Prędkość elektronu na

głębokiej studni





2

6

L

e

2,19 ⋅10

n-tej orbicie modelu

v =

=

m/s

potencjalnej

n

ε n

n

Bohra atomu wodoru

2h 0

3

Karta wzorów do kursu Fizyka 2

4

 m e



E

Poziomy

e

1

E = − 

 = −

=

n

2

2

2

2

energetyczne

 8 h ε n 

n

0

elektronu w

13, 6eV

atomie wodoru

= −

, n =

1, 2,3,...

2

n

Fizyka jądrowa i energia jądrowa

Promień jądra

1 / 3

r = r A , r = 1, 2 fm

0

0

Spin S protonu/neutronu

S =

s ( s +1)ℏ, s = 1/ 2

Kwantowanie spinu S

S = m ;

ℏ

m = 1

± / 2

protonu/neutronu

Z

S

S

Atomy wieloelektronowe

e

Jądrowy magneton

µ =

J

Kwantowanie

L

= l l +1 ℏ,

2mproton

orb

(

)

orbitalnego moment

Kwantowanie momentu

Z

µ = ±

µ

pędu L

l = 0,1,..., n − 1

2, 7928

o elektronu

magnetycznego protonu

p

J

Kwantowanie

Kwantowanie momentu

Z

µ = ±

µ

przestrzenne orbi-

1,9130

Z

L

= m ℏ,

magnetycznego neutronu

n

J

talnego moment pędu

orb

Z

Prawo rozpadu

N ( t) = N exp λ

− t

0

( )

L elektro

m = − l, − l + 1,…, l −1, l Z

promieniotwórczego

-nu - rzut L na dowolną

Aktywność promieniotwórcza

R( t) = λ N ( t) oś OZ

Energia

Orbitalny moment

e

µ = −

⋅ L

wiązania

A

E = Z ⋅ M + N ⋅ M − M c B

(

H

H

Z

) 2

magnetyczny elektronu

orb.

orb.

2m

jądra

e

atomowego

Kwantowanie

Warunek kontrolowanej fuzji

orbitalnego

e

eℏ

20

3

Z

Z

µ = −

⋅ L = −

m = −µ m ,

nτ > 10 s/m

orb

orb

Z

B

Z

izotopów wodoru

momentu

2m

2m

e

e

Energia wiązania jednego

magnetycznego

m = l

− , l

− +1,...−1,0,1,..., l −1, l E / A

z

nukleon

B

elektronu

Defekt masy

∆ M = M

− M

Spin S elektronu

S =

s ( s + )

1 ℏ, s = 1/ 2

reakcji jądrowej

początkowa

koncowa

Kwantowanie spinu S

= ∆

S = m ;

ℏ

m = 1

± / 2

Energia reakcji jądrowej

(

) 2

Q

M c

elektronu

Z

S

S

Rozszerzający się Wszechświat

Spinowy moment

e

µ = −

⋅ S

−

=

≈

⋅

magnetyczny elektronu

s

Prawo Hubble’a

18

-1

v

H r; H

~ 2, 3 10

s

m

0

0

e

Kwantowanie spinowego

e

momentu magnetycznego

Z

µ = −

⋅ S = 2

− m µ

S

Z

S

B

m

Włodzimierz Salejda

elektronu

e

Granica krótkofalowa

λ = hc / E

Wrocław, 24 V 2010

promieniowania X

min

e

Prawo

f = (

⋅

)( Z − )2

15

2, 48 10 Hz

1

Moseleya

4