Pregled fizikalnih formul: Električno polje, kondenzatorji in valovanje

Električno polje

Splošna definicija električnega polja

Uporabimo, ko poznamo silo na naboj v določeni točki.

Formula: E = F / q

• E – jakost električnega polja [N/C ali V/m]
• F – električna sila na naboj [N]
• q – testni električni naboj [C]

Električno polje točkastega naboja

Uporabimo, ko računamo polje okoli enega samega naboja (točkasti naboj) in poznamo razdaljo.

Formula: E = (1 / (4 · π · ε₀)) · (Q / r²)

• E – jakost električnega polja [V/m]
• Q – naboj, ki ustvarja polje [C]
• r – razdalja od naboja [m]
• π – konstanta (≈ 3,14)
• ε₀ – influenčna konstanta = 8,85 · 10⁻¹² As/Vm

Električno polje kondenzatorja

Uporabimo, ko imamo dve vzporedni plošči in poznamo napetost ter razdaljo.

Formula: E = U / d

• E – jakost električnega polja [V/m]
• U – električna napetost [V]
• d – razdalja med ploščama [m]

Električno polje glede na naboj in površino plošče

Uporabimo, ko poznamo naboj na plošči in površino plošče.

Formula: E = Q / (ε₀ · S)

• E – jakost električnega polja [V/m]
• Q – naboj na plošči [C]
• S – površina plošče [m²]
• ε₀ – influenčna konstanta = 8,85 · 10⁻¹² As/Vm

Ploskovna gostota naboja

Uporabimo, ko računamo, koliko naboja je porazdeljenega na določeni površini.

Formula: σ = Q / S

• σ – ploskovna gostota naboja [C/m²]
• Q – električni naboj [C]
• S – površina [m²]

Električno polje neskončno nabite plošče

Uporabimo, ko imamo eno samo neskončno veliko, enakomerno nabito ploščo in poznamo ploskovno gostoto naboja.

Formuli:

• Ena plošča: E = σ / (2 · ε₀)
• Dve plošči: E = σ / ε₀

Sila in delo v električnem polju

Električna sila

Uporabimo, ko poznamo naboj v električnem polju in jakost polja.

Formula: F = Q · E (ali F = e · E, če gre za en naboj)

Električno delo

Uporabimo, ko poznamo naboj in napetost.

Formula: A = Q · U (kjer je U = E · h, h = razdalja [m])

Kondenzatorji, tok in upor

Kapaciteta kondenzatorja

Uporabimo, ko želimo vedeti, koliko naboja lahko kondenzator shrani za dano napetost.

• S ploščama in razdaljo: C = ε₀ · S / d
• Z nabojem in napetostjo: C = Q / U

Električni tok

Uporabimo, ko želimo vedeti, koliko naboja teče skozi vodnik v določeni sekundi.

Formula: I = Q / t

Električni upor

Uporabimo, ko želimo vedeti, kako močno se tok upira v vodniku.

Formula: R = U / I

Valovanje

Osnovna enačba valovanja

Uporabimo, ko želimo povezati hitrost valovanja, frekvenco in valovno dolžino.

Formula: v = λ · f

Pogoj za stoječe valovanje na struni

Uporabimo, ko imamo na struni narisana “vretena” (trebuhe). Vsako vreteno je pol valovne dolžine.

Formula: l = n · (λ / 2)

Povezava med dolžino in frekvenco

Uporabimo, ko želimo izračunati frekvenco iz dolžine strune in hitrosti valovanja.

Formula: f = (n · v) / (2 · l)