Lista równań elektromagnetyzmu

Ten artykuł podsumowuje równania w teorii elektromagnetyzmu .

Definicje

Siła Lorentza działająca na naładowaną cząstkę (o ładunku q ) w ruchu (prędkość v ), używana jako definicja pola E i pola B .

0 Tutaj indeksy dolne e i m są używane do rozróżnienia między ładunkami elektrycznymi i magnetycznymi . Definicje monopoli mają znaczenie teoretyczne, chociaż rzeczywiste dipole magnetyczne można opisać za pomocą sił biegunów. Istnieją dwie możliwe jednostki siły monopolu, Wb (Weber) i Am (Amperometr). Analiza wymiarowa pokazuje, że stosunek ładunków magnetycznych do siebie wynosi q m (Wb) = μ q m (Am).

Ilości początkowe

Ilość (nazwy zwyczajowe) (Wspólne) symbole Jednostki SI Wymiar
Ładunek elektryczny q mi , q , Q C = Jak [TO]
monopolu , ładunek magnetyczny q m , sol , s Wb lub Am [L] 2 [M][T] −2 [I] −1 (Wb)

[I][L] (Jestem)

Wielkości elektryczne

Ciągła dystrybucja ładunku. Gęstość ładunku objętościowego ρ to ilość ładunku na jednostkę objętości (sześcian), gęstość ładunku powierzchniowego σ to ilość ładunku na jednostkę pola powierzchni (okrąg) z normalną jednostkową zewnętrzną , d to moment dipolowy między dwoma ładunkami punktowymi, gęstość objętościowa to jest gęstość polaryzacji P . Wektor położenia r jest punktem do obliczenia pola elektrycznego ; r′ jest punktem w naładowanym obiekcie.

W przeciwieństwie do silnej analogii między (klasyczną) grawitacją a elektrostatyką , nie ma analogów „środka ładunku” ani „środka przyciągania elektrostatycznego”.

Transport elektryczny

Ilość (nazwy zwyczajowe) (Wspólne) symbole Definiowanie równania Jednostki SI Wymiar
Liniowa, powierzchniowa, objętościowa gęstość ładunku λ e dla liniowego, σ e dla powierzchni, ρ e dla objętości.

do m - n , n = 1, 2, 3 [I][T][L] - rz
Pojemność C

V = napięcie, nie objętość.

F = CV -1 [I] 2 [T] 4 [L] −2 [M] −1
Prąd elektryczny I A [I]
Gęstość prądu elektrycznego J m -2 [I][L] -2
Gęstość prądu przesunięcia J d m -2 [I][L] -2
Gęstość prądu konwekcyjnego jc _ m -2 [I][L] -2

Pola elektryczne

Ilość (nazwy zwyczajowe) (Wspólne) symbole Definiowanie równania Jednostki SI Wymiar
Pole elektryczne , natężenie pola, gęstość strumienia, gradient potencjału mi NC -1 = Vm -1 [M][L][T] −3 [I] −1
Strumień elektryczny Φ E Nm 2 do- 1 [M][L] 3 [T] −3 [I] −1
Absolutna przenikalność ; ε Fm- 1 [Ja] 2 [T] 4 [M] −1 [L] −3
Elektryczny moment dipolowy P

a = separacja ładunków skierowana od ładunku -ve do ładunku +ve

Cm [I][T][L]
Polaryzacja elektryczna, gęstość polaryzacji P Cm -2 [I][T][L] -2
Pole przesunięcia elektrycznego , gęstość strumienia D Cm -2 [I][T][L] -2
Strumień przemieszczenia elektrycznego Φ D C [TO]
Absolutny potencjał elektryczny , potencjał skalarny EM względem punktu


Teoretyczne: Praktyczne: (promień Ziemi)

φ, V V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Napięcie , różnica potencjałów elektrycznych Δ φ , Δ V V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1

Wielkości magnetyczne

Transport magnetyczny

Ilość (nazwy zwyczajowe) (Wspólne) symbole Definiowanie równania Jednostki SI Wymiar
Liniowa, powierzchniowa, objętościowa gęstość biegunów λ m dla liniowego, σ m dla powierzchni, ρ m dla objętości.

Wb m - n


ZA m (− n + 1) , n = 1, 2, 3

[L] 2 [M][T] −2 [I] −1 (Wb)

[I][L] (Jestem)

Prąd monopolowy ja m Wb s −1

ms -1

[L] 2 [M][T] −3 [I] −1 (Wb)

[I][L][T] -1 (przed południem)

Gęstość prądu monopolowego J m Wb s −1 m −2

A m −1 s −1

[M][T] −3 [I] −1 (Wb)

[I][L] −1 [T] −1 (Am)

Pola magnetyczne

Ilość (nazwy zwyczajowe) (Wspólne) symbole Definiowanie równania Jednostki SI Wymiar
Pole magnetyczne , natężenie pola, gęstość strumienia, pole indukcyjne B T = NA -1 m -1 = Wbm -2 [M][T] −2 [I] −1
Potencjał magnetyczny , potencjał wektorowy EM A Tm = NA -1 = Wbm3 [M][L][T] −2 [I] −1
Strumień magnetyczny Φ B Wb = Tm2 [L] 2 [M][T] −2 [I] −1
Przepuszczalność magnetyczna V·s·A -1 ·m -1 = N·A -2 = T·m·A -1 = Wb·A -1 ·m -1 [M][L][T] −2 [I] −2
Moment magnetyczny , magnetyczny moment dipolowy m , μ b , Π

Możliwe są dwie definicje:


używając sił biegunów,


przy użyciu prądów:

a = separacja biegunów

N to liczba zwojów przewodnika

m 2 [Ja][L] 2
Namagnesowanie M m -1 [I] [L] −1
pola magnetycznego (natężenie pola AKA) H Możliwe są dwie definicje:


najczęściej:


używając mocnych biegunów,

m -1 [I] [L] −1
Natężenie namagnesowania , polaryzacja magnetyczna ja , j T = NA -1 m -1 = Wbm -2 [M][T] −2 [I] −1
Indukcyjność własna Ł Możliwe są dwie równoważne definicje:

H = Wb A -1 [L] 2 [M] [T] −2 [I] −2
Indukcyjność wzajemna M Ponownie możliwe są dwie równoważne definicje:

Indeksy dolne 1,2 odnoszą się do dwóch przewodników/cewek indukcyjnych wzajemnie indukujących napięcie/łączących przez siebie strumień magnetyczny. Można je wymienić na wymagany przewodnik/cewkę;


H = Wb A -1 [L] 2 [M] [T] −2 [I] −2
Współczynnik żyromagnetyczny (dla naładowanych cząstek w polu magnetycznym) γ Hz T -1 [M] −1 [T][I]

Obwody elektryczne

Obwody prądu stałego, definicje ogólne

Ilość (nazwy zwyczajowe) (Wspólne) symbole Definiowanie równania Jednostki SI Wymiar
Napięcie na zaciskach dla

Zasilacz

V ter V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Napięcie obciążenia dla obwodu obciążenie V V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Rezystancja wewnętrzna zasilacza R wew Ω = VA -1 = J s do -2 [M][L] 2 [T] −3 [I] −2
Rezystancja obciążenia obwodu R wew Ω = VA -1 = J s do -2 [M][L] 2 [T] −3 [I] −2
Siła elektromotoryczna (emf), napięcie w całym obwodzie, w tym zasilacz, komponenty zewnętrzne i przewodniki mi V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1

Obwody prądu przemiennego

Ilość (nazwy zwyczajowe) (Wspólne) symbole Definiowanie równania Jednostki SI Wymiar
Rezystancyjne napięcie obciążenia V R V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Napięcie obciążenia pojemnościowego V C V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Napięcie obciążenia indukcyjnego V L V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Reaktancja pojemnościowa X C Ω −1 m −1 [Ja] 2 [T] 3 [M] −2 [L] −2
Reaktywność indukcyjna X l Ω −1 m −1 [Ja] 2 [T] 3 [M] −2 [L] −2
Impedancja elektryczna AC Z

Ω −1 m −1 [Ja] 2 [T] 3 [M] −2 [L] −2
Stała fazowa δ, φ bezwymiarowy bezwymiarowy
Prąd szczytowy AC I0 A [I]
Średni prąd kwadratowy prądu zmiennego ja rms A [I]
Szczytowe napięcie AC V0 V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Średnia kwadratowa napięcia prądu przemiennego V rms V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
AC emf, średnia kwadratowa V = JC -1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Średnia moc AC W = J s -1 [M] [L] 2 [T] −3
Pojemnościowa stała czasowa τ C S [T]
Indukcyjna stała czasowa τ l S [T]

Obwody magnetyczne

Ilość (nazwy zwyczajowe) (Wspólne) symbole Definiowanie równania Jednostki SI Wymiar
Siła magnetomotoryczna , mmf fa ,

N = liczba zwojów przewodnika

A [I]

Elektromagnetyzm

Pola elektryczne

Ogólne równania klasyczne

Sytuacja fizyczna równania
Gradient i pole potencjału elektrycznego

Opłata punktowa
W punkcie lokalnej tablicy ładunków punktowych
W punkcie z powodu kontinuum ładunków
Moment elektrostatyczny i energia potencjalna wywołane niejednorodnymi polami i momentami dipolowymi

Pola i momenty magnetyczne

Ogólne równania klasyczne

Sytuacja fizyczna równania
Potencjał magnetyczny, potencjał wektorowy EM
Ze względu na moment magnetyczny

Moment magnetyczny spowodowany rozkładem prądu
Moment magnetostatyczny i energia potencjalna wywołane niejednorodnymi polami i momentami dipolowymi

Obwody elektryczne i elektronika

Poniżej N = liczba przewodów lub elementów obwodu. Subscript net odnosi się do równoważnej i wypadkowej wartości właściwości.

Sytuacja fizyczna Nomenklatura Seria Równoległy
Rezystory i przewodniki
  • R i = rezystancja rezystora lub przewodnika i
  • G i = przewodnictwo rezystora lub przewodnika i

Ładunek, kondensatory, prądy
  • C i = pojemność kondensatora i
  • q i = ładunek nośnika ładunku i

Cewki indukcyjne
  • L i = indukcyjność własna cewki indukcyjnej i
  • L ij = element indukcyjności własnej ij macierzy L
  • M ij = indukcyjność wzajemna między cewkami indukcyjnymi i oraz j

Okrążenie Równania obwodu prądu stałego Równania obwodu prądu przemiennego
Równania obwodów szeregowych
Obwody RC Równanie obwodu

Ładunek kondensatora

Rozładowanie kondensatora

Obwody RL Równanie obwodu

wzrost prądu cewki ja

Spadek prądu cewki

Obwody LC Równanie obwodu

Równanie obwodu

mi

Ładunek obwodu

prąd obwodu

elektryczna energia potencjalna obwodu

Energia potencjalna obwodu magnetycznego

Obwody RLC Równanie obwodu

Równanie obwodu

Ładunek obwodu

Zobacz też

przypisy

Źródła

Dalsza lektura