Formelsammlung Physik: Elektrizitätslehre

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Formelsammlung Physik

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Spannung / Potential

die Spannung / das Potential und deren Einheit

Spannung zwischen zwei Punkten im E-Feld

im homogenen Feld:

Potential im E-Feld

: Bezugspunkt;

Stromstärke

Formelzeichen

Einheit

Ampere
Das Ampere ist eine SI-Basiseinheit und hat daher keine Definitionsgleichung

Ladung

Formelzeichen

Einheit

Coulomb


Widerstand

Formelzeichen

Einheit

Ohm


Dass der Widerstand konstant ist, gilt übrigens nur bei konstanter Temperatur und metallischen Leitern! Für den Fall, dass der Widerstand sich mit der Temperatur ändert, gilt folge Gesetzmäßigkeit:

Der Widerstand bei einer Temperatur ist der Widerstand bei einer bekannten Temperatur multipliziert mit einem Faktor, der von einer Materialkonstante α abhängt und der Temperaturdifferenz .

Einfacher Gleichstromkreis

elektrische Spannung U = Zeit
= elektrische Ladung
= mechanische Arbeit

Gleichstromkreis.png

= Temperatur
spezifischer elektrischer Widerstand
elektrische Strom-
stärke I

Unter der Bedingung eines stationären Stromes (I = konstant) gilt:
elektrischer Wider-
stand R
elektrischer Leitwert G
elektrische Leistung P
elektrische Arbeit W
ohmsches Gesetz Unter der Bedingung gilt:
Widerstandsgesetz
elektrische Leitfähigkeit

Unverzweigter und verzweigter Gleichstromkreis

Reihenschaltung von Widerständen Parallelschaltung von Widerständen
Reihenschaltung von Widerständen Parallelschaltung von Widerständen
Spannungsteilerregel:
Stromteilerregel:
Reihenschaltung von Spannungsquellen Parallelschaltung von Spannungsquellen
Reihenschaltung von Spannungsquellen Parallelschaltung von Spannungsquellen
Unter der Bedingung gleicher Spannungsquellen gilt:

Kondensatoren

Kapazität

die Kapazität und deren Einheit

die Kapazität ist ein Maß für die Speicherfähigkeit eines Kondensators. Ihr Symbolbuchstabe ist:

Ihre Einheit ist das Farad:

Die Einheit veranschaulicht die einfachste Berechnung der Kapazität:

Kapazität einer beliebigen Ladungsverteilung

Kapazität eines Plattenkondensators

: Permittivität (Dielektrizitätszahl)
: elektrische Feldkonstante
: relative Permittivität (relative Dielektrizitätszahl)

Kapazität eines Zylinderkondensators

könnte z.B. ein Koax-Kabel sein


: Außenradius
: Innenradius
: Zylinderlänge

Kapazität einer freistehenden Kugel

: Kugelradius

Kapazität eines Kugelkondensators

: äußerer Kugelradius
: innerer Kugelradius
Allgemein
Ladung Q im Kondensator
Energie W im Kondensator
Strom in den Kondensator
Laden / Entladen in Reihenschaltung
Anfangsladestrom
Zeitkonstante
Kondensatorspannung beim Ladevorgang
Ladestrom
Kondensatorspannung beim Entladevorgang
Entladestrom
Reihenschaltung von Kondensatoren Parallelschaltung von Kondensatoren
Für n gleiche C
Für n gleiche C

Elektrisches Feld

Anziehungskraft zweier Punktladungen

wobei

: Permittivität (Dielektrizitätszahl)
: elektrische Feldkonstante
: relative Permittivität (relative Dielektrizitätszahl)
: (Pi) Kreiszahl
: Ladungen
: Abstandsvektor der Ladungen
: Abstand der Ladungen

die elektrische Feldstärke (E-Feld) und deren Einheit

Die elektrische Feldstärke ist eine vektorielle Größe; sie hat somit ein Betrag und eine Richtung.

Die Einheiten veranschaulichen die einfachste Berechnungen des E-Feldes:

Feldstärke im Potenzialfeld:

E-Feld einer Punktladung

skalar:

vektoriell:

: Elektrische Feldkonstante
: Dielektrizitätszahl

E-Feld eines geladenen Leiters

äußeres Feld:

skalar:
vektoriell:

inneres Feld:

Für eine Statische Ladungsverteilung muss die Summe aller Kräfte auf jede Ladung 0 sein. Da Ladungen im inneren eines Leiters frei beweglich sind gilt, darf es kein Feld geben. Diesem würde jede Ladung folgen, bis auftretende Ladungsverteilungen das Ursprungsfeld kompensieren. Das heißt, dass es keine Potentialdifferenz gibt:
.
erfüllt diese Bedingung. Wonach das Feld 0 sein muss:
Nach dem Eindeutigkeitssatz, ist dies die richtige Lösung.

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Magnetisches Feld

Lorentzkraft

Elektromagnetisches Feld

Braunsche Röhre

Ablenkung im Kondensator = Ablenkspannung
= Beschleunigungsspannung
= Kondensatorlänge
= Plattenabstand
= Abstand von Kondensator zum Schirm
Ablenkung außerhalb des Kondensator
Gesamte Ablenkung

Wechselstromkreis

Stromstärke i im Wech-
selstromkreis
Momentanwert:
 Effektivwert: 


= Momentanwert
= Zeit
= Scheitelwert
= Effektivwert
= Phasenwinkel
= Momentanwert
= Scheitelwert
= Effektivwert
Wechsel sinus.png
= Leistungsfaktor
= Phasenverschiebungswinkel

Spannung u im Wech-
selstromkreis
Momentanwert:
 Effektivwert: 
Scheinleistung S
Wirkleistung P
Blindleistung Q

Widerstände im Wechselstromkreis

kapazitiver Widerstand


= Frequenz
= Kapazität

induktiver Widerstand


= Frequenz
= Induktivität

Transformator

Transformer principle.png

= Spannung in der Primärspule
= Spannung in der Sekundärspule
= Windungen der Primärspule
= Windungen der Sekundärspule
= Stromstärke in der Primärspule
= Stromstärke in der Sekundärspule

Elektromagnetische Schwingungen

Elektromagnetische Wellen

Leitungsvorgänge in festen und flüssigen Körpern

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