Pojemnością elektryczną odosobnionego przewodnika nazywamy wielkość fizyczna C równą stosunkowi ładunku q zgromadzonego na przewodniku do potencjału
tego przewodnika.
Odosobniony przewodnik to ciało znajdujące się w tak dużej odległości od innych ciał, że wpływ ich pola elektrycznego jest pomijalny. Jednostką pojemności elektrycznej jest farad.
Opor czynnego, z jakim element przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego. Zwyczajowo rezystancję oznacza się symbolem
(wielka litera R).Jednostką rezystancji w układzie SI jest om (1 Ω). Połączenie szeregowe
Oporniki połączone szeregowo
Połączenie równoległe
Wzór przekształcony dla dwóch rezystancji połączonych równolegle:
Pole elektrostatyczne1) Jedna z postaci, w której przejawia się pole elektromagnet. działające na spoczywające ładunki elektr.; pole wytworzone przez nieruchome ładunki elektr. stanowi pole elektrostatyczne. Pole elektryczne w dowolnym punkcie jest scharakteryzowane przez wektor natężenia pola elektrycznego
zgodny co do kierunku i równy co do wartości sile, z jaką pole elektryczne działa na umieszczony w tym miejscu jednostkowy punktowy ładunek dodatni:
=
/q — ładunek elektr., na który dziala siła
); wewnątrz dielektryka pole elektryczne charakteryzuje wektor indukcji elektrycznej
; w niezbyt wielkich polach elektrycznych w dielektrykach jednorodnych
= ε0 ε r
(ε0 i εr odpowiednio przenikalność elektr. próżni i przenikalność względna danego ośr.); obliczenie natężenia pola elektrycznego w przypadku symetrycznie rozłożonych ładunków elektr. umożliwia prawo Gaussa; oddziaływanie dwóch ładunków elektr. za pośrednictwem pola elektrostat. opisuje prawo Coulomba; pole elektrostat. jest polem zachowawczym, tzn. praca przeniesienia ładunku wzdłuż drogi zamkniętej w tym polu jest równa zeru. Pole elektryczne powoduje przepływ ładunków elektr. w przewodniku, zaś w dielektryku jego polaryzację. Zmienne w czasie pola elektrycznego powodują powstanie pola magnet; jednostką SI natężenia pola elektrycznego jest wolt na metr (V/m).
Natężenie pola elektrycznego — wielkość charakteryzująca pole elektr. równa stosunkowi siły działającej na punktowy ładunek elektr. umieszczony w tym polu do wartości tego ładunku;
Potencjał, wielkość pomocnicza służąca do opisu wektorowego pola potencjalnego (zachowawczego, bezwirowego), np. pola elektrostatycznego; potencjał w rozważanym punkcie pola P definiuje się jako całkę krzywoliniową z wektora pola (np. wektora natężenia pola elektrostat.
) obliczaną wzdłuż drogi L łączącej pewien punkt odniesienia O (zazwyczaj przyjmowany jako punkt położony w nieskończoności)z punktem P; w przypadku pól zachowawczych tak określany potencjał jest niezależny od kształtu drogi całkowania L łączącej punkty O i P i dlatego może służyć do jednoznacznego opisu pola; wartość i zwrot wektora pola w rozważanym punkcie pola można otrzymać z wartości i kierunku maks. spadku potencjału w tymże punkcie (np.
= -grad V, V — potencjał pola elektrostat.); jeśli rozważane pole zachowawcze jest polem siłowym (np. polem sił grawitacyjnych czy elektrostat.), to potencjał przedstawia sobą pracę przeniesienia ciała próbnego (np. próbnej masy lub próbnego dodatniego ładunku elektr.) przeciwko siłom danego pola od punktu odniesienia O do rozważanego punktu P pola
Napięcie elektryczne, U, wielkość fiz. skalarna, odnoszona do 2 dowolnych punktów (np. A i B) obwodu elektr. lub pola elektr., równa stosunkowi pracy W, wykonywanej przez siły pola elektr. przy przemieszczaniu ładunku elektr. q wzdłuż pewnej krzywej s (między dwoma wybranymi punktami pola), do wartości tego ładunku:
, gdzie Es — składowa natężenia pola elektr. wzdłuż elementu drogi ds. W polu elektr. zachowawczym praca nie zależy od drogi, zatem napięcie elektryczne jest równe różnicy potencjałów w tych 2 punktach pola: UAB = φ(A) - φ(B).
Jednostką napięcia elektrycznego jest wolt
Dipol elektryczny, układ 2 jednakowych co do wartości, lecz przeciwnego znaku ładunków elektr. (+Q i -Q) znajdujących się w pewnej odległości l od siebie (np. cząsteczka o rozsuniętym ładunku elektr., tzw. spolaryzowana); wielkością charakteryzującą dipol elektryczny jest dipolowy moment elektryczny
, określony jako wektor skierowany od ładunku ujemnego do dodatniego o wartości µ = Q · l.
Polaryzacja, powstawanie elektr. momentu dipolowego dielektryka pod wpływem zewn. pola elektr. Rozróżnia się polaryzację dielektryka deformacyjną i orientacyjną. Polaryzacja orientacyjna (ustawienia) występuje w dielektrykach polarnych i jest wynikiem częściowego uporządkowania słabo związanych cząsteczek polarnych. Miarą polaryzacji dielektryka jest wektor polaryzacji
, określony jako stosunek całkowitego momentu elektr. dielektryka do jego objętości; dla substancji izotropowych
jest proporcjonalne do pola elektr. (ε0 — przenikalność elektr. próżni, — podatność elektr. ośrodka).
Kondensator elektryczny, układ 2 przewodników rozdzielonych warstwą dielektryka, służący do gromadzenia ładunku elektr;kondemsator elektryczny ładuje się przez przyłączenie do źródła prądu stałego;na jego elektrodach gromadzi się wówczas ładunek elektr,a w dielektryku powstaje pole elektr.o energii W = 1/2CU 2 C pojemność, U napięcie między elektrodami
pole magnetyczne powstaje wskutek ruchu ładunków elektr. (np. elektronów w atomie, prądu elektr. płynącego w przewodniku; oraz zmian w czasie pola elektrycznego. Pole magnetyczne w każdym punkcie przestrzeni charakteryzują wektor indukcji magnet.
, definiowany poprzez siłę
, z jaką pole magnetyczne działa na poruszający się z prędkością
ładunek elektr. q
= q
×
oraz — niezależny od magnet. właściwości ośr. — wektor natężenia pola magnetycznego
; dla dia- i paramagnetyków
= µ0 µr H (µ0, µr odpowiednio przenikalność magnet. próżni i przenikalność względna ośrodka). Pole magnetyczne jest polem bezźródłowym; linie pola magnetycznego są zamknięte lub biegną do nieskończoności. Jednostką SI indukcji magnet. jest tesla (T), jednostką natężenia pola magnet. — amper na metr (A/m).
Dipol magnetyczny, układ fiz. wytwarzający w przestrzeni takie pole magnet. jak 2 blisko siebie położone, przeciwnego znaku masy magnet. (ładunki magnet.; umowne odpowiedniki ładunku elektr. w magnesie trwałym); dipole magnetyczne złożone z mas magnet. w przyrodzie nie występują, w skali mikroskopowej dipolami magnetycznymi są cząstki elementarne o niezerowym spinie, w skali makroskopowej — magnesy sztabkowe, koliste obwody prądu elektr.; wielkością charakteryzującą dipol magnetyczny jest dipolowy moment magnetyczny.
Indukcja elektromagnetyczna, powstawanie siły elektromotorycznej (SEM) E w obwodzie elektr. obejmującym zmienny strumień magnet.; indukcja elektromagnetyczna jest wynikiem działania siły Lorentza na elektrony przewodnika znajdującego się w zmiennym polu magnet.; wartość SEM zależy od szybkości zmian strumienia magnet. Φ:
kierunek prądu indukcyjnego określa reguła Lenza; rozróżnia się indukcję elektryczną wzajemną, gdy zmienne pole magnet., powstałe wokół obwodu 1 z prądem elektr. o zmiennym natężeniu, indukuje SEM w sąsiednim obwodzie 2, oraz indukcję elektryczną własną, tzw. samoindukcję, polegającą na powstawaniu SEM w tym obwodzie, który to zmienne pole magnet. wytworzył; siła elektromotoryczna samoindukcji
gdzie L indukcyjność, dI/dt — szybkość zmian natężenia prądu elektrycznego
Fala elektromagnetyczna rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego, zaburzenie to ma charakter fali poprzecznej w której składowa elektryczna i magnetyczna prostopadłe do siebie i kierunku ruchu, nawzajem się przekształcają. Zmieniające się pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne, a zmieniające się pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne. Źródłem pola EM jest drgający lub przyspieszany ładunek elektryczny.
Wektor wodzący - wektor który łączy początek układu współrzędnych (punkt 0,0,0) z miejscem w przestrzeni, w którym znajduje się punkt materialny w jakiejś chwili nazywa się wektorem wodzącym. Czasami bywa on nazywany też wektorem położenia. Wektor wodzący obrysowuje nam krzywą, po której porusza się punkt materialny. Każda chwila czasu ma swój osobny wektor położenia
Prędkość - Prędkość jest zmianą odległości w jednostce czasu. (pochodna v wektora położenia względem czasu)
przyspieszenie - jest to pochodna prędkość względem czasu (przyspieszenie definiujemy jako szybkość zmian prędkości w czasie)
Ruch jednostajny (prostoliniowy) - jest to prędkość z jaką porusza się ciało w ruchu prostoliniowym
wzór ten jest prawdziwy tylko dla ruchu jednostajnie prostoliniowego S=S0+Vt Wzór na drogę (z drogą początkową) w ruchu jednostajnym prostoliniowym
Ruch jednostajny przyspieszony (opóźniony) a=const.
Układ inercjalny - układ odniesienia, względem którego każde ciało nie podlegające zewnętrznemu oddziaływaniu z czymkolwiek porusza się bez przyspieszenia (tzn. ruchem jednostajnym prostoliniowym). Istnienie takiego układu jest postulowane przez pierwszą zasadę dynamiki Newtona. Zgodnie z zasadą względności Galileusza wszystkie układy odniesienia są równouprawnione i wszystkie prawa mechaniki są w nich identyczne. Identyczne są również wszystkie prawa fizyki.
Układ nieinercjalny to układ odniesienia, którego wektor prędkości zmienia się, czyli taki, który ma niezerowe przyspieszenie. Wektor prędkości może zmieniać tylko swoją wartość (ruch przyspieszony po linii prostej), tylko kierunek (ruch po okręgu) lub w najogólniejszym przypadku kierunek i wartość (jak na przykład przy parkowaniu samochodu kiedy to skręca się i hamuje).
Pole grawitacyjne
Siła działająca na dowolne ciało umieszczone w polu grawitacyjnym równa się masie tego ciała mnożone przez pole C. Siła działająca na masę m2 równa się masie m2 razy pole C wytworzone przez m1, czyli F=m2C. Zatem pole C wytworzone przez ciało o masie m1 ma postać C= - Gm1r/r3 i jest skierowane radialnie, podobnie jak pole elektryczne. Każde ciało które ma masę jest źródłem pola grawitacyjnego, które działa na wszystkie ciała (mające masę) znajdujące się w otoczeniu. Natężeniem pola grawitacyjnego w danym pkt nazywamy stosunek siły grawitacji, działającej w tym pkt na umieszczone tam ciało próbne, do masy tego ciała.
Rezonans zjawisko fizyczne zachodzące dla drgań wymuszonych, objawiające się pochłanianiem energii poprzez wykonywanie drgań o dużej amplitudzie przez układ drgający dla określonych częstotliwości drgań.
Bryłą sztywną nazywamy ciało, w którym odległość dwu dowolnie wybranych pkt nie ulega zmianie, mimo działających na to ciało sił.
Jest sumą energii kinetycznej jej ruchu postępowego Ekp i energii kinetycznej jej ruchu obrotowego Eko.
Prędkość v występująca we wzorze określa prędkość środka masy bryły, tak więc dla bryły, która nie przemieszcza się (n.p. tzw. blok nieruchomy), występuje tylko energia Eko związana z obrotem ciała.
Natomiast dla np. toczącej się kuli oba te składniki mają znaczenie i wtedy całkowita energia kinetyczna Ek wynosi: Energia kinetyczna bryły sztywnej
gdy oś obrotu bryły przechodzi przez środek masy, to energia kin wynosi
Transformacja Lorentza Transformacja współrzędnych, która uwzględnia niezależność prędkości światła od układu odniesienia ma postać
gdzie β = V/c. Te równania noszą nazwę transformacji Lorentza.
Masa, pęd relatywistyczny
Pędem nazywamy iloczyn relatywistycznej masy i prędkości. Obserwowany w doświadczeniach wzrost masy szybkich cząstek jest w istocie wzrostem pędu.
Relatywistyczny wzór na energię kinetyczną
mc2 - energia spoczynkowa
Praca, W, skalarna wielkość fiz. określająca wartość energii wydatkowanej na przemieszczenie ciała materialnego z jednego położenia do drugiego. Praca wykonywana przez siłę
działającą na ciało przemieszczające się od punktu A do B jest równa
gdzie d
— wektorowy element drogi; jeśli
= const, a ciało porusza się ruchem prostoliniowym, to W = Fs cosα gdzie α — kąt między kierunkiem siły i drogi.
Moment bezwładności, mech. wielkość fiz. charakteryzująca bezwładność bryły sztywnej wykonującej ruch obrotowy; wartość momentu bezwładności zależy od rozmieszczenia masy bryły względem osi obrotu; moment bezwładności bryły względem osi z określa się wzorem:
,
,gdzie ρ — gęstość materiału elementu bryły, będąca funkcją położenia punktu, V — objętość bryły, mi — masa i-tego punktu materialnego bryły sztywnej, ri (lub r) — jego odległość od osi z.
Dylatacja czasu, w teorii względności efekt polegający bądź na opóźnianiu się zegara będącego w ruchu w stosunku do zegara spoczywającego w pewnym inercjalnym układzie odniesienia (kinematyczna dylatacja czasu), bądź na opóźnianiu się zegara znajdującego się w silnym polu grawitacyjnym (grawitacyjna dylatacja czasu); oba te efekty zostały zaobserwowane: poruszające się z dużymi prędkościami nietrwałe cząstki elementarne (np. w promieniowaniu kosm.) żyją dłużej niż cząstki spoczywające, natomiast czułe zegary znajdujące się w górach spieszą się w stosunku do zegarów pozostawionych na poziomie morza (będących w silniejszym polu grawitacyjnym — bliżej środka Ziemi).
Deficyt masy (niedobór masy, defekt masy) - różnica Δm między sumą mas nukleonów wchodzących w skład jądra atomowego, a masą jądra. Iloczyn niedoboru masy i kwadratu prędkości światła w próżni jest równy energii wiązania jądra, ΔE.
gdzie:
gdzie:
- nuklid zawierający N neutronów i Z protonów (N+Z = A)
mp=1,00727 - masa protonu w jednostkach masy atomowej
mn=1,00866 - masa neutronu
mE - masa jądra nuklidu
Jednostce masy atomowej (1 u = 1.66053873(13)·10-27 kg) odpowiada energia 931 MeV.