Formelsammlung  Physik  

Pawletko  –  HvGG  –  09.12.2013  

Die  Richtung  der  magnetischen  Feldlinien  gibt  in  jedem  Punkt  an,  wie  sich  der  Nordpol  einer  frei  drehbaren  kleinen  Magnetnadel  ausrichtet.  

Die  magnetischen  Feldlinien  verlaufen  vom  magnetischen  Nord-­‐  zum  magnetischen  Südpol.  

Magnetische Feldstärke (Flussdichte): 𝑩

𝐵 =𝐹𝐼 · 𝑠

(Kraft F auf einen von Stromstärke I durchflossenen Leiter der Länge s, der Senkrecht zu den magnetischen Feldlinien steht)

Einheit Tesla 𝑇 = !!·!

Lorentzkraft 𝑭𝑳

𝐹! = 𝑞 · 𝑣 · 𝐵 · sin𝛼   𝑞: Ladung 𝑣: Geschwindigkeit 𝐵: magnetische Feldstärke 𝛼: Winkel zwischen den Feldlinien und der Bewegugsrichtung

Magnetische Feldstärke in einer langen materiegefüllten Spule

𝐵 = 𝜇! · 𝜇! · 𝐼 ·𝑁𝑙

𝜇!: magnetische Feldkonstante 𝜇! = 4𝜋 · 10!! !"

!!

𝜇!: relative Permeabilität des Materials N: Windungszahl der Spule l: Länge der Spule I: Stromstärke in der Spule

Kreisbahn elektrisch geladener Teilchen in einem homogenen Magnetfeld (Feldlinien senkrecht zu Bahn) 𝐹! = 𝐹! →

𝑟 =𝑚 · 𝑣𝑞 · 𝐵

𝑟:  Radius 𝑣: Teilchengeschwindigkeit 𝑞: Teilchenladung 𝐵: magnetische Feldstärke

Hallspannung 𝑼𝑯 (Hallefekt)

𝑈! = 𝑅! ·𝐼𝑑· 𝐵

𝑅!: Hallkonstante des Materials 𝐼: Stromstärke 𝑑: Ausdehnung der Hallsonde in Richtung der Feldlinien

Elektromagnetische  Induktion  

Induktionsgesetz 𝑈!"# = −𝑁 !"!"

mit mag. Fluss 𝛷 = 𝐵 · 𝐴 · cos𝛼

Selbstinduktion 𝑈!"# =  −𝐿!"!"

mit Induktivität 𝐿 = 𝜇!𝜇!!!

!· 𝐴

Energie  

Elektrostatische 𝐸!"!#$ =12𝐶𝑈!

Magnetische 𝐸!"# =12𝐿𝐼!

Formelsammlung  Physik  

Pawletko  –  HvGG  –  09.12.2013  

Harmonische  Schwingung  

Federpendel

Lineares Kraftgesetz: 𝐹 = −𝐷 · 𝑦 DGL: 𝑦 𝑡 = − !

!𝑦(𝑡)

Lösung: 𝑦 𝑡 = 𝑦!"# · sin  (𝜔𝑡 + 𝜑!) mit 𝜔 = !!

𝐸!"# =12𝐷 · 𝑦!"#! =

12𝑚𝑣!"#!

Fadenpendel Für kleine Auslenkungen 𝛼

Lösung: 𝑦 𝑡 = 𝑦!"# · sin  (𝜔𝑡 + 𝜑!) mit 𝜔 = !!

Elektromagnetischer Schwingkreis

Spannung und Ladung - Beziehung: 𝑈 = − !!· 𝑄

DGL: 𝑄 𝑡 = − !!"· 𝑄(𝑡)

Lösung: 𝑄 𝑡 = 𝑄!"# · sin 𝜔𝑡 + 𝜑! mit 𝜔 = !!"

Lösung: 𝑈 𝑡 = 𝑈!"# · sin  (𝜔𝑡 + 𝜑!) mit 𝜔 = !!"

Lösung: 𝐼 𝑡 = 𝐼!"# · sin  (𝜔𝑡 + 𝜑!) mit 𝜔 = !!"

𝐸!"# =121𝐶· 𝑄!"#! =

12  𝐿  𝐼!"#!

Periodendauer 𝑇 =1𝑓=2𝜋𝜔

 

Wellen  

Ausbreitungsgeschwindigkeit

𝑐 = 𝜆 · 𝑓 =𝜆𝑇

Licht im Vakuum: 𝑐 = 2,99792458 · 10! !!  

Schallwelle in Luft bei 20 °C: 𝑐 = 343  !!

Schallwelle in Wasser bei 20 °C: 𝑐 = 1521  !!

Brechung

sin𝛼sin𝛽

=𝑐!𝑐!=𝑛!𝑛!

𝑐!, 𝑐!: Ausbreitungsgeschwindigkeiten in den Medien 𝑛! =

!!!: Brechungsindex des Medium 1

Hörbereich

Frequenzen der Wahrnehmung: 16𝐻𝑧 bis 20  𝑘𝐻𝑧 Hörschwelle: 𝐼 = 𝐼! = 10!!" !

!!  𝑒𝑛𝑡𝑠𝑝𝑟𝑖𝑐ℎ𝑡  0  𝑑𝐵

Schmerzgrenze: 𝐼 = 𝐼! = 1 !!!  𝑒𝑛𝑡𝑠𝑝𝑟𝑖𝑐ℎ𝑡  120  𝑑𝐵