Benutzer:Ranlvor/Formelsammlung Physik

SI-Präfixe

Name	Yotta	Zetta	Exa	Peta	Tera	Giga	Mega	Kilo	Hekto	Deka
Symbol	Y	Z	E	P	T	G	M	k	h	da
Faktor	1024	1021	1018	1015	1012	109	106	103	102	101
Name	Yokto	Zepto	Atto	Femto	Piko	Nano	Mikro	Milli	Zenti	Dezi
Symbol	y	z	a	f	p	n	µ	m	c	d
Faktor	10−24	10−21	10−18	10−15	10−12	10−9	10−6	10−3	10−2	10−1

Einheiten (Formelzeichen)

Spannung: Volt (U)

$\mathrm {1\,V=1\,{\frac {W}{A}}=1\,{\frac {J}{C}}=1\,{\frac {kg\,m^{2}}{A\,s^{3}}}=1\,{\frac {N\,m}{A\,s}}}$

Leistung: Watt (P)

$\mathrm {1\,W=1\,{\frac {kg\,m^{2}}{s^{3}}}} \mathrm {{}=1\,{\frac {J}{s}}} =1\,\mathrm {VA}$

Stromstärke: Ampere (I)

$\mathrm {1A=1{\frac {C}{s}}}$

Ladung: Coulomb (q)

$1\,\mathrm {C} =1\,\mathrm {A} \cdot 1\,\mathrm {s}$

Kapazität (Kondensator) Farad (C)

$\mathrm {1\,F=1\,{\frac {C}{V}}=1\,{\frac {A^{2}\,s^{4}}{kg\,m^{2}}}}$

Elektrische Feldstärke (E)

$\mathrm {1{\frac {N}{C}}=1{\frac {V}{m}}}$

Energie: Joule (W)

$\mathrm {1J=1{\frac {kg\cdot m^{2}}{s^{2}}}}$

Kraft: Newton (F)

$\mathrm {1N=1{\frac {m}{s^{2}}}kg}$

Magnetische Feldstärke: Tesla (B)

$\mathrm {1T=1{\frac {N}{Am}}}$

Induktivität: Henry (L)

$\mathrm {1H=1{\frac {Vs}{A}}}$

Federkonstante: (D)

$\mathrm {1{\frac {N}{m}}}$

Konstanten

$\mathrm {E_{0}=8,85*10^{-12}{\frac {C^{2}}{Nm^{2}}}}$

Elementarladung: $\mathrm {e=1,602*10^{-19}C}$

Relative Permabilität: $\mathrm {\mu _{0}=1,26*10^{-6}{\frac {Vs}{Am}}}$

Lichtgeschwindigkeit im Vakuum: $\mathrm {c=299\;792\;458{\frac {m}{s}}}$

Masse eines Elektrons: $\mathrm {m_{e}=9,1*10^{-31}kg}$

Schallgeschwindigkeit in Luft: $\mathrm {v=330{\frac {m}{s}}}$

Plancksches Wirkungsquantum: $\mathrm {h=} 6{,}626\,069\,57\cdot 10^{-34}\mathrm {J\cdot s}$

Formeln

Lorenzkraft: $\mathrm {F=qBv}$

Zentripetalkraft: $\mathrm {F={\frac {mv^{2}}{r}}}$

Kinetische Energie: $\mathrm {W={\frac {1}{2}}mv^{2}}$

Kreis: Umfang $\mathrm {U=2\pi r}$, Fläche $\mathrm {A=\pi r^{2}}$

Elektrisches Feld

Spannung: $\mathrm {U=Ed={\frac {W}{q}}}$

Kraft auf geladenes Teilchen im E-Feld $\mathrm {F=qE}$

Kapazität (Kondensator): $\mathrm {C=E_{0}{\frac {A}{d}}={\frac {Q}{U}}}$

elektische Feldstärke Plattenkondensator: $\mathrm {E=qU}$

elektrische Feldstärke Kugelförmiges Feld: $\mathrm {E={\frac {1}{4\pi E_{0}}}{\frac {Q}{r^{2}}}}$

Magnetisches Feld

Magnetfeld in langer Spule: $\mathrm {B=\mu _{0}\mu _{r}{\frac {n}{l}}I}$, Luft: $\mathrm {\mu _{r}\approx 1}$

Induzierte Spannung: $\mathrm {U_{ind}=-n(B{\frac {\Delta A}{\Delta t}}+A{\frac {\Delta B}{\Delta t}})}$

Definition Magnetfeldstärke: $\mathrm {{\overrightarrow {B}}={\frac {\overrightarrow {F}}{Il}}}$

Induktivität der langen Spule: $\mathrm {L={\frac {\mu _{0}\mu _{r}n^{2}A}{l}}}$

Definition Induktivität: Selbstinduktion: $\mathrm {U_{ind}=-L{\frac {\Delta I}{\Delta t}}}$

harmonische Schwingungen

Frequenz f, Periodendauer $\mathrm {T={\frac {1}{f}}}$, Amplitude $\mathrm {\hat {s}}$, Winkel $\mathrm {\varphi }$, Wellenlänge $\mathrm {\lambda }$

Startbedingungen: $\mathrm {t=0}$, $\mathrm {s=0}$ (Mitte), Richtung: Positiv

Strecke: $\mathrm {s(t)={\hat {s}}\cdot sin(\omega \cdot t)}$

Geschwindigkeit: $\mathrm {v(t)=\omega {\hat {s}}\cdot cos(\omega \cdot t)}$

Beschleunigung: $\mathrm {a(t)=-\omega ^{2}{\hat {s}}\cdot sin(\omega \cdot t)}$

Winkelgeschwindigkeit: $\mathrm {\omega ={\frac {\varphi }{t}}={\frac {2\pi }{T}}=2\pi f}$

Federpendel: $\mathrm {T=2\pi {\sqrt {\frac {m}{D}}}}$

Schwingkreis : $\mathrm {T=2\pi {\sqrt {LC}}}$

Dopplereffekt

Ausbreitungsgeschwindigkeit $\mathrm {v_{ph}={\frac {\lambda }{T}}}$, näher kommen: $\mathrm {v<0}$

bewegter Sender: $\mathrm {f_{empf}=f_{send}({\frac {1}{1-{\frac {v}{v_{ph}}}}})}$

bewegter Empfänger: $\mathrm {f_{empf}=f_{send}(1+{\frac {v}{v_{ph}}})}$

Inteferenz

Gangunterschied $\mathrm {\delta }$: Differenz Entfernungen zu Erregern

Destruktive: $\mathrm {\delta ={\frac {1}{2}}\lambda +n\lambda }$

Konstruktive: $\mathrm {\delta =n\lambda }$

Doppelspalt/Gitterexperiment

Abstand Punkt - Mittelpunkt $\mathrm {d}$, Spaltabstand $\mathrm {g}$, Abstand Spalt - Schirm $\mathrm {a}$

allgemein: Für jeden Punkt gilt: $\mathrm {{\frac {n\lambda }{g}}=sin(\alpha )={\frac {d}{\sqrt {a^{2}+d^{2}}}}}$, $\mathrm {tan(\alpha )={\frac {d}{a}}}$

mit Kleinwinkelnäherung beim Doppelspalt: Für jeden Punkt gilt: $\mathrm {{\frac {n\lambda }{g}}={\frac {d}{a}}}$

Einzelspalt

Breite $\mathrm {l}$

Für jeden Punkt gilt: $\mathrm {sin(\alpha )={\frac {n\lambda }{l}}}$ mit $\mathrm {n<{\frac {l}{\lambda }}}$

Mediumswechsel

$\mathrm {{\frac {sin(\alpha )}{sin(\beta )}}={\frac {\lambda _{1}}{\lambda _{2}}}={\frac {V_{ph_{1}}}{V_{ph_{2}}}}}$

Stehende Welle

Knotenabstand $\mathrm {={\frac {\lambda }{2}}}$

Reflexion

freies Ende: kein Phasensprung

festes Ende: Phasensprung um $\mathrm {\pi }$

Resonanz

2 gleiche Enden: $\mathrm {l={\frac {n}{2}}\lambda }$

2 ungleiche Enden: $\mathrm {l={\frac {n}{2}}\lambda +{\frac {1}{4}}\lambda }$

Photoeffekt

Energie des ausgelösten Elektron: $\mathrm {E_{kin}=hf-E_{A}}$

Bragg-Reflexion

Schema zur Beugungsgeometrie der Bragg-Reflexion

Mögliche Winkel: $n\lambda =2d\,\sin(\theta )$

Comptoneffekt

$\Delta \lambda ={\frac {h}{m_{e}c}}\left(1-\cos \phi \right)=\lambda _{C}\left(1-\cos \phi \right)$

linke Hand Regeln

Lorenzkraft

Daumen: Elektronenfluss (- -> +)

Zeigefinger: Magnetfeld (N -> S)

Mittelfinger: Lorenzkraft

Magnetfeld um stromdurchflossenen Leiter

Daumen: Elektronenfluss

Finger: Magnetfeld

Mathematik

Sinus, Cosinus, Tangens

$\sin(\alpha )={\frac {a}{c}}={\frac {\mbox{Gegenkathete}}{\mbox{Hypotenuse}}}$

$\cos(\alpha )={\frac {b}{c}}={\frac {\mbox{Ankathete}}{\mbox{Hypotenuse}}}$

$\tan(\alpha )={\frac {a}{b}}={\frac {\mbox{Gegenkathete}}{\mbox{Ankathete}}}={\frac {\sin(\alpha )}{\cos(\alpha )}}$