Lista över elektromagnetismekvationer

Den här artikeln sammanfattar ekvationer i teorin om elektromagnetism .

Definitioner

Lorentzkraft på en laddad partikel (av laddning q ) i rörelse (hastighet v ), används som definition av E -fältet och B- fältet .

0 Här används e och m för att skilja mellan elektriska och magnetiska laddningar . Definitionerna för monopoler är av teoretiskt intresse, även om riktiga magnetiska dipoler kan beskrivas med hjälp av polstyrkor. Det finns två möjliga enheter för monopolstyrka, Wb (Weber) och A m (Ampere meter). Dimensionsanalys visar att magnetiska laddningar relaterar med q m (Wb) = μ q m (Am).

Initiala mängder

Kvantitet (vanligt namn) (Vanliga) symbol/er SI-enheter Dimensionera
Elektrisk laddning q e , q , Q C = As [DEN]
Monopolstyrka , magnetisk laddning q m , g , sid Wb eller Am [L] 2 [M][T] −2 [I] −1 (Wb)

[I][L] (Am)

Elektriska mängder

Kontinuerlig laddningsfördelning. Volymladdningstätheten ρ är mängden laddning per volymenhet (kub), ytladdningstäthet σ är mängd per ytenhet (cirkel) med utåtriktad normalenhet , d är dipolmomentet mellan två punktladdningar, volymdensiteten av detta är polarisationsdensiteten P . Positionsvektorn r är en punkt för att beräkna det elektriska fältet ; r′ är en punkt i det laddade objektet.

I motsats till den starka analogin mellan (klassisk) gravitation och elektrostatik , finns det inga "laddningscentrum" eller "centrum för elektrostatisk attraktion"-analoger.

Elektrisk transport

Kvantitet (vanligt namn) (Vanliga) symbol/er Definiera ekvation SI-enheter Dimensionera
Linjär, ytvolymetrisk laddningstäthet λ e för linjär, σ e för yta, ρ e för volym.

C m n , n = 1, 2, 3 [I][T][L] n
Kapacitans C

V = spänning, inte volym.

F = CV −1 [I] 2 [T] 4 [L] −2 [M] −1
Elektrisk ström jag A [I]
Elektrisk strömtäthet J A m −2 [I][L] −2
Förskjutningsströmtäthet _ J d A m −2 [I][L] −2
Konvektionsströmtäthet J c A m −2 [I][L] −2

Elektriska fält

Kvantitet (vanligt namn) (Vanliga) symbol/er Definiera ekvation SI-enheter Dimensionera
Elektriskt fält , fältstyrka, flödestäthet, potentiell gradient E NC −1 = Vm −1 [M][L][T] −3 [I] −1
Elektriskt flux Φ E N m 2 C −1 [M][L] 3 [T] −3 [I] −1
Absolut permittivitet ; ε F m −1 [I] 2 [T] 4 [M] −1 [L] −3
Elektriskt dipolmoment sid

a = laddningsseparation riktad från -ve till +ve laddning

Centimeter [I][T][L]
Elektrisk polarisation, polarisationstäthet P C m −2 [I][T][L] −2
Elektriskt förskjutningsfält , flödestäthet D C m −2 [I][T][L] −2
Elektriskt deplacementflöde Φ D C [DEN]
Absolut elektrisk potential , EM skalär potential relativt punkten


Teoretiskt: Praktiskt: (Jordens radie)

φ ,V V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Spänning , Elektrisk potentialskillnad Δ φ V V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1

Magnetiska mängder

Magnetisk transport

Kvantitet (vanligt namn) (Vanliga) symbol/er Definiera ekvation SI-enheter Dimensionera
Linjär, yta, volymetrisk poldensitet λ m för linjär, σ m för yta, ρ m för volym.

Wb m n


A m (− n + 1) , n ​​= 1, 2, 3

[L] 2 [M][T] −2 [I] −1 (Wb)

[I][L] (Am)

Monopolström jag m Wb s −1

En ms −1

[L] 2 [M][T] −3 [I] −1 (Wb)

[I][L][T] −1 (Am)

Monopol strömtäthet J m Wb s −1 m −2

A m −1 s −1

[M][T] −3 [I] −1 (Wb)

[I][L] −1 [T] −1 (Am)

Magnetiska fält

Kvantitet (vanligt namn) (Vanliga) symbol/er Definiera ekvation SI-enheter Dimensionera
Magnetfält , fältstyrka, flödestäthet, induktionsfält B T = NA −1 m −1 = Wb m −2 [M][T] −2 [I] −1
Magnetisk potential , EM vektorpotential A T m = NA −1 = Wb m 3 [M][L][T] −2 [I] −1
Magnetiskt flöde Φ B Wb = T m 2 [L] 2 [M][T] −2 [I] −1
Magnetisk permeabilitet V·s·A −1 ·m −1 = N·A −2 = T·m·A −1 = Wb·A −1 ·m −1 [M][L][T] −2 [I] −2
Magnetiskt moment , magnetiskt dipolmoment m , μB _ , Π

Två definitioner är möjliga:


med polstyrkor,


använder strömmar:

a = polseparation

N är antalet ledarevarv

A m 2 [I][L] 2
Magnetisering M A m −1 [I] [L] −1
Magnetisk fältintensitet, (AKA fältstyrka) H Två definitioner är möjliga:


vanligaste:


med polhållfastheter,

A m −1 [I] [L] −1
Magnetiseringens intensitet , magnetisk polarisation Jag , J T = NA −1 m −1 = Wb m −2 [M][T] −2 [I] −1
Självinduktans _ L Två likvärdiga definitioner är möjliga:

H = Wb A −1 [L] 2 [M] [T] −2 [I] −2
Ömsesidig induktans M Återigen är två likvärdiga definitioner möjliga:

1,2 subscripts hänvisar till två ledare/induktorer som ömsesidigt inducerar spänning/kopplar magnetiskt flöde genom varandra. De kan bytas ut mot önskad ledare/induktor;


H = Wb A −1 [L] 2 [M] [T] −2 [I] −2
Gyromagnetiskt förhållande (för laddade partiklar i ett magnetfält) γ Hz T −1 [M] −1 [T][I]

Elektriska kretsar

DC-kretsar, allmänna definitioner

Kvantitet (vanligt namn) (Vanliga) symbol/er Definiera ekvation SI-enheter Dimensionera
Plintspänning för

Strömförsörjning

V ter V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Belastningsspänning för krets V belastning V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Inre motstånd hos strömförsörjningen R int Ω = VA −1 = J s C −2 [M][L] 2 [T] −3 [I] −2
Belastningsmotstånd hos kretsen R ext Ω = VA −1 = J s C −2 [M][L] 2 [T] −3 [I] −2
Elektromotorisk kraft (emk), spänning över hela kretsen inklusive strömförsörjning, externa komponenter och ledare E V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1

AC-kretsar

Kvantitet (vanligt namn) (Vanliga) symbol/er Definiera ekvation SI-enheter Dimensionera
Resistiv lastspänning V R V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Kapacitiv lastspänning V C V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Induktiv lastspänning V L V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
Kapacitiv reaktans X C Ω −1 m −1 [I] 2 [T] 3 [M] −2 [L] −2
Induktiv reaktans X L Ω −1 m −1 [I] 2 [T] 3 [M] −2 [L] −2
AC elektrisk impedans Z

Ω −1 m −1 [I] 2 [T] 3 [M] −2 [L] −2
Faskonstant δ, φ dimensionslös dimensionslös
AC toppström jag0 A [I]
AC-rotens medelkvadratström jag rms A [I]
AC toppspänning V0 V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
AC rot medelkvadratspänning V rms V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
AC emk, rotmedelvärde kvadrat V = JC −1 [M] [L] 2 [T] −3 [I] −1
AC medeleffekt W = J s −1 [M] [L] 2 [T] −3
Kapacitiv tidskonstant τ C s [T]
Induktiv tidskonstant τ L s [T]

Magnetiska kretsar

Kvantitet (vanligt namn) (Vanliga) symbol/er Definiera ekvation SI-enheter Dimensionera
Magnetomotorisk kraft , mmf F ,

N = antal ledarevarv

A [I]

Elektromagnetism

Elektriska fält

Allmänna klassiska ekvationer

Fysisk situation Ekvationer
Elektrisk potentialgradient och fält

Poängavgift
Vid en punkt i en lokal samling av punktavgifter
Vid en punkt på grund av ett kontinuum av laddning
Elektrostatiskt vridmoment och potentiell energi på grund av ojämna fält och dipolmoment

Magnetiska fält och ögonblick

Allmänna klassiska ekvationer

Fysisk situation Ekvationer
Magnetisk potential, EM vektorpotential
På grund av ett magnetiskt ögonblick

Magnetisk moment på grund av en strömfördelning
Magnetostatiskt vridmoment och potentiell energi på grund av ojämna fält och dipolmoment

Elektriska kretsar och elektronik

Under N = antal ledare eller kretskomponenter. Prenumerationsnetto avser motsvarande och resulterande fastighetsvärde .

Fysisk situation Nomenklatur Serier Parallell
Motstånd och ledare
  • R i = resistans hos motstånd eller ledare i
  • Gi = konduktans för motstånd eller ledare i

Laddning, kondensatorer, strömmar
  • Ci = kapacitans för kondensatorn i
  • q i = laddning av laddningsbärare i

Induktorer
  • Li = självinduktans för induktor i
  • L ij = självinduktanselement ij i L matris
  • M ij = ömsesidig induktans mellan induktorerna i och j

Krets DC-kretsekvationer AC-kretsekvationer
Seriekretsekvationer
RC-kretsar Kretsekvation

Kondensatorladdning

Kondensatorurladdning

RL-kretsar Kretsekvation

Induktorströmökning

Induktorströmfall

LC-kretsar Kretsekvation

Kretsekvation

Kretsresonansfrekvens

Kretsladdning

Kretsström

Krets elektrisk potentiell energi

Krets magnetisk potentiell energi

RLC-kretsar Kretsekvation

Kretsekvation

Kretsladdning

Se även

Fotnoter

Källor

Vidare läsning