Energie eines bewegten Körpers (kinetische Energie) Energie eines rotierenden Körpers. Energie im elektrischen Feld eines Kondensators

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1 Formeln und Naturkonstanten 1. Allgemeines Energieströme P = v F P = ω M P = U I P = T I S Energiestromstärke bei mechanischem Energietransport (Translation) Energiestromstärke bei mechanischem Energietransport (Rotation) Energiestromstärke bei elektrischem Energietransport Energiestromstärke bei thermischem Energietransport Gespeicherte Energie E = m v = p m E = J ω = L J E = D s E = m g h E = C U = Q E = L I C Energie eines bewegten Körpers (kinetische Energie) Energie eines rotierenden Körpers Energie einer gespannten Feder Im Gravitationsfeld gespeicherte Energie Energie im elektrischen Feld eines Kondensators Energie im magnetischen Feld einer Spule Energieverlust P V = T 0 I S erzeugt V = P V P hinein Verlustenergiestrom Energieverlust Zusammenhang Stom - Menge dp = F Änderungsrate des Impulses gleich Impulsstromstärke dl = M Änderungsrate des Drehimpulses gleich Drehimpulsstromstärke dq = I Änderungsrate der elektr. Ladung gleich elektr. Stromstärke ds = I S + Σ S Änderungsrate der Entropie gleich Entropiestromstärke plus Erzeugungsrate

2 . Naturkonstanten k = J/kg G = 6, m 3 /(kg s) R = 8,3144 Ct/mol µ 0 = 1, Vs Am ε 0 = 8, As Vm m el = 9, kg e = 1, C h = 6, Js Proportionalitätsfaktor zwischen Energie und Masse Gravitationskonstante Gaskonstante magnetische Feldkonstante elektrische Feldkonstante Masse des Elektrons Elementarladung Planck-Konstante Ruhenergien Elektron Proton Neutron 0,0819 pj 150,377 pj 150,5349 pj

3 3. Mechanik Kinematik v = ds a = dv ω = dα Mechanische Systeme p = m v L = J ω J = m r F = D s dp = m v r Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Positionsänderung Definition der Beschleunigung Zusammenhang zwischen Winkelgeschwindigkeit und Winkeländerung Zusammenhang zwischen Impuls und Geschwindigkeit Zusammenhang zwischen Drehimpuls und Winkelgeschwindigkeit Trägheitsmoment für einen Körper, der sich auf einer Kreisbahn mit Radius r bewegt Hookesches Gesetz Änderungsrate des Impulses bei Kreisbewegung Mechanische Schwingungen T = π m D Periodendauer des Federschwingers T = π l g Periodendauer des Pendels Das Gravitationsfeld F = m g F = G m A m B Ψ = g h r Zusammenhang zwischen Gravitationsfeldstärke und Impulsstrom Gravitationsgesetz Zusammenhang zwischen Gravitationspotenzial und Höhe (für homogenes Feld) Relativistische Mechanik v(p) = p m 0 + p c Geschwindigkeit als Funktion des Impulses E(p) = c p + E 0 Δf f = ΔΨ k v = vʼ +v 0 1+ vʼv 0 c Energie als Funktion des Impulses Frequenzänderung im Gravitationsfeld Geschwindigkeit bei Bezugssystemwechsel

4 4. Elektrodynamik F = Q E F = Q m H F = µ 0 H v Q 1 F = 4πε 0 E = U d E = e U H = I n Q A Q B r H = I B = µ 0 (H + M ) Φ = B A U = n dφ F = σ A H σ = µ 0 σ = µ 0 σ = ε 0 σ = ε 0 ρ E = ε 0 ρ E = µ 0 U = R I Q = C U H E E E n Φ = L I H A C = ε 0 d L = n A µ 0 j = I A j = σ E R = 1 σ A T = π L C Impulsstrom in elektrisch geladenes Teilchen im elektrischen Feld Impulsstrom in einen Magnetpol in magnetischen Feld Impulsstrom in elektrisch geladenes Teilchen im magnetischen Feld Coulombsches Gesetz Zusammenhang zwischen elektrischer Feldstärke und Potenzialdifferenz Energiezunahme eines Elektrons beim Durchlaufen einer Potenzialdifferenz Feldstärke des magnetischen Feldes in einer Spule Feldstärke des Feldes eines elektrischen Leiters ( = Kreisumfang) Zusammenhang zwischen magn. Flussdichte, Feldstärke und Magnetisierung Definition des magnetischen Flusses Induktionsgesetz Zusammenhang zwischen Impulsstromstärke und mechanischer Spannung mechanische Spannung quer zu den magnetischen Feldlinien mechanische Spannung parallel zu den magnetischen Feldlinien mechanische Spannung quer zu den elektrischen Feldlinien mechanische Spannung parallel zu den elektrischen Feldlinien Energiedichte im elektrischen Feld Energiedichte im magnetischen Feld Ohmsches Gesetz Kondensator Spule zur Berechnung der Kapazität zur Berechnung der Induktivität Definition der elektrischen Stromdichte Zusammenhang zwischen elektrischer Feldstärke und Stromdichte zur Berechnung des Widerstandes (σ = elektrische Leitfähigkeit) Periodendauer eines elektrischen Schwingkreises

5 5. Thermodynamik I S = σ S A d ΔT ΔT = α ΔS n p V = n R T T = V 0 T 0 V T = p T 0 p 0 1+ Wärmeleitung (σ S = Entropieleitfähigkeit) Temperaturänderung bei Entropiezufuhr (α = Erwärmbarkeit) Gasgleichung Temperaturänderung bei Volumenänderung für S = const Temperaturänderung bei Druckänderung für S = const Luft 0,4 Wasserdampf 0,3 CO 0,9 Helium 0,63 Molvolumen eines Gases bei p = 1 bar und T = 98 K: V n = 5 Liter/mol 1 bar = Pa