Физика

Формулы по электричеству

Сначала разделите задачу: цепь постоянного тока, электростатика или магнитное поле. Формулы из соседних разделов используют разные величины и условия.

Цепи постоянного тока

Сначала выберите участок: при последовательном соединении ток одинаков, при параллельном одинаково напряжение на ветвях. Мощность P = UI и теплота Q = I²Rt относятся к согласованным U, I, R и времени.

Формула Запись Тема Для чего нужна
Закон Ома для участка цепи $I = \frac{U}{R}$ Электричество Закон Ома для участка цепи связывает силу тока, напряжение и сопротивление: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Сила тока через заряд и время $I = \frac{q}{t}$ Электричество Сила постоянного тока равна заряду, прошедшему через выбранное поперечное сечение за время t: I = q/t. Если ток менялся, отношение дает среднюю силу тока за этот промежуток.
Работа электрического тока $A = UIt$ Электричество Работа электрического тока показывает переданную электрическую энергию. При постоянных напряжении и силе тока A = UIt; ту же энергию можно найти как произведение мощности на время.
Мощность электрического тока $P = UI$ Электричество Мощность потребителя постоянного тока равна произведению напряжения на его выводах и силы тока через него: P = UI. Результат в ваттах показывает получаемую энергию за секунду.
Закон Джоуля-Ленца $Q = I^2Rt$ Электричество Закон Джоуля — Ленца определяет теплоту, выделенную током в резисторе: Q = I²Rt. При постоянных сопротивлении и времени удвоение тока увеличивает выделенную теплоту в четыре раза.
Последовательное соединение сопротивлений $R = R_1 + R_2 + \dots + R_n$ Электричество При последовательном соединении резисторы образуют один путь для тока. Сопротивления складываются, сила тока одинакова, а напряжение распределяется между участками.
Параллельное соединение сопротивлений $R=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$ Электричество При параллельном соединении резисторы подключены к одним двум узлам. Напряжение на ветвях одинаково, токи складываются, а общее сопротивление меньше сопротивления каждой ветви.

Электростатика

Закон Кулона описывает взаимодействие неподвижных точечных зарядов. В среде силу корректирует относительная диэлектрическая проницаемость; ε0 относится к вакууму.

Формула Запись Тема Для чего нужна
Закон Кулона $F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{|q_1q_2|}{r^2}$ Электричество Закон Кулона: формула F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{|q_1q_2|}{r^2} помогает найти силу взаимодействия точечных электрических зарядов. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Электрическая постоянная $\varepsilon_0=\frac{1}{\mu_0 c^2}\approx 8{,}854\cdot10^{-12}\,\text{Ф/м}$ Электричество Электрическая постоянная: формула \varepsilon_0=\frac{1}{\mu_0 c^2}\approx 8{,}854\cdot10^{-12}\,\text{Ф/м} помогает связать электрическую или магнитную величину с измеряемыми параметрами. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Диэлектрическая проницаемость $\varepsilon_r=\frac{\varepsilon}{\varepsilon_0}$ Электричество Относительная диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз электрическая проницаемость вещества больше электрической постоянной вакуума.
Ёмкость конденсатора $C=\frac{q}{U}$ Электричество Электрическая емкость конденсатора равна отношению заряда одной обкладки к напряжению между обкладками и показывает способность накапливать заряд.
Энергия заряженного конденсатора $W=\frac{CU^2}{2}=\frac{q^2}{2C}=\frac{qU}{2}$ Электричество Энергия заряженного конденсатора: формула W=\frac{CU^2}{2}=\frac{q^2}{2C}=\frac{qU}{2} помогает найти заряд, энергию или напряжение конденсатора. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.

Магнитные явления и индукция

Поле проводника, сила Ампера, сила Лоренца и магнитный поток входят в школьный курс. Для силы Ампера угол берут между направлением тока и магнитным полем, для силы Лоренца — между скоростью заряда и полем. Магнитный поток зависит от угла между полем и нормалью к поверхности.

Формула Запись Тема Для чего нужна
Магнитное поле прямого тока $B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}$ Электричество Магнитное поле прямого тока: формула B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r} помогает оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Сила Ампера для прямого проводника в магнитном поле $F=BIl\sin\alpha$ Электричество Сила Ампера показывает, с какой силой магнитное поле действует на участок проводника с током. Она зависит от индукции поля, силы тока, длины активной части проводника и угла между направлением тока и линиями магнитного поля.
Сила Лоренца в магнитном поле $F=|q|vB\sin\alpha$ Электричество Сила Лоренца показывает модуль магнитной силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Она зависит от модуля заряда, скорости частицы, магнитной индукции и угла между скоростью и полем.
Магнитный поток через плоский контур $\Phi=BS\cos\alpha$ Электричество Магнитный поток через плоский контур равен произведению магнитной индукции, площади контура и косинуса угла между вектором B и нормалью к поверхности. Эта величина показывает, сколько магнитного поля проходит через контур.
Закон электромагнитной индукции Фарадея $\mathcal{E}_i=-\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ Электричество Закон Фарадея связывает ЭДС индукции в контуре со скоростью изменения магнитного потока. Минус в формуле выражает правило Ленца: индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать изменению потока.

Обозначения, единицы и условия

ЗадачаВеличиныЧто проверить
Участок цепиI — А, U — В, R — ОмЗакон Ома: постоянное сопротивление участка; не путать с полной цепью.
Работа и нагревA, Q — Дж; t — сQ = I²Rt для резистора при постоянных I и R.
Точечные зарядыq — Кл, r — м, F — НЗакон Кулона в вакууме; для среды учитывают относительную проницаемость.
Магнитное полеB — Тл, Φ — ВбНаправление, угол и геометрию проводника или контура.

Электрическая постоянная ε0 относится к вакууму; в учебных расчётах ε0 ≈ 8,854 × 10−12 Ф/м. После пересмотра СИ в 2019 году её численное значение не является определённым точно: используйте опубликованное значение с нужной точностью.

Короткий пример

Резистор 6 Ом подключён к 12 В. По закону Ома I = U/R = 12/6 = 2 А. За 30 с в нём выделится Q = I²Rt = 2² × 6 × 30 = 720 Дж. Квадрат ампера, умноженный на ом, дает ватт, а после умножения на секунды — джоули.

Школьный и углублённый маршрут

Школьный. Цепи постоянного тока, электростатика, магнетизм и индукция из таблиц выше. Для источника с внутренним сопротивлением используйте отдельную формулу, а не закон Ома участка.

Углублённый. Дифференциальный закон Ома, законы Гаусса, Био—Савара—Лапласа, уравнения Пуассона и Лапласа требуют векторного анализа и граничных условий.

Все материалы раздела

Полный перечень формул по электричеству (82)
Формула Запись Тема Для чего нужна
Закон Ома для участка цепи $I = \frac{U}{R}$ Электричество Закон Ома для участка цепи связывает силу тока, напряжение и сопротивление: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Мощность электрического тока $P = UI$ Электричество Мощность потребителя постоянного тока равна произведению напряжения на его выводах и силы тока через него: P = UI. Результат в ваттах показывает получаемую энергию за секунду.
Закон Гаусса (теорема Гаусса) для электрического поля $\oint_S \vec E\cdot d\vec S=\frac{Q_{\text{внутр}}}{\varepsilon_0}$ Электричество Закон Гаусса (теорема Гаусса) для электрического поля: формула \oint_S \vec E\cdot d\vec S=\frac{Q_{\text{внутр}}}{\varepsilon_0} помогает связать электрическую или магнитную величину с измеряемыми параметрами. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Закон Гаусса для магнитного поля $\oint_S \vec B\cdot d\vec S=0$ Электричество Закон Гаусса для магнитного поля: формула \oint_S \vec B\cdot d\vec S=0 помогает требуется оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Закон Кулона $F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{|q_1q_2|}{r^2}$ Электричество Закон Кулона: формула F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{|q_1q_2|}{r^2} помогает найти силу взаимодействия точечных электрических зарядов. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Закон Кюри - Вейса $\chi=\frac{C}{T-\Theta}$ Электричество Закон Кюри - Вейса: формула \chi=\frac{C}{T-\Theta} помогает требуется оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Закон Ома в дифференциальной форме $\vec j=\sigma\vec E$ Электричество Закон Ома в дифференциальной форме: формула \vec j=\sigma\vec E помогает требуется требуется важно описать ток локально: в неоднородном проводнике, материале с известной проводимостью, микроэлектронике, плазме или при выводе обычного закона Ома для однородного проводника. В тексте есть условия, пример, ошибки и пр...
Закон Ома для переменного тока $I=\frac{U}{Z}$ Электричество Закон Ома для переменного тока: формула I=\frac{U}{Z} помогает связать ток, напряжение, сопротивление или проводимость. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Индуцированный магнитный момент $\vec m_{\text{ind}}=\alpha_m\vec B$ Электричество Индуцированный магнитный момент: формула \vec m_{\text{ind}}=\alpha_m\vec B помогает оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Коэрцитивная сила $H_c=|H|_{B=0}$ Электричество Коэрцитивная сила: формула H_c=|H|_{B=0} помогает связать электрическую или магнитную величину с измеряемыми параметрами. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Ларморова частота $\omega_L=\frac{|q|B}{2m}$ Электричество Ларморова частота: формула \omega_L=\frac{|q|B}{2m} помогает оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Магнитная проницаемость $\mu=\frac{B}{H}=\mu_0\mu_r$ Электричество Магнитная проницаемость: формула \mu=\frac{B}{H}=\mu_0\mu_r помогает оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Магнитное поле кругового тока $B=\frac{\mu_0 I}{2R}$ Электричество Магнитное поле кругового тока: формула B=\frac{\mu_0 I}{2R} помогает оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Магнитное поле прямого тока $B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}$ Электричество Магнитное поле прямого тока: формула B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r} помогает оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Намагниченность $\vec M=\frac{\sum \vec m_i}{V}$ Электричество Намагниченность: формула \vec M=\frac{\sum \vec m_i}{V} помогает связать электрическую или магнитную величину с измеряемыми параметрами. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Первый закон Кирхгофа $\sum I_k=0$ Электричество Первый закон Кирхгофа: формула \sum I_k=0 помогает связать электрическую или магнитную величину с измеряемыми параметрами. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Плотность потока энергии электромагнитного поля $\vec S=\vec E\times\vec H$ Электричество Плотность потока энергии электромагнитного поля: формула \vec S=\vec E\times\vec H помогает связать ток, напряжение, сопротивление или проводимость. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Постоянная Кюри $C=\frac{\mu_0 n m^2}{3k_B}$ Электричество Постоянная Кюри: формула C=\frac{\mu_0 n m^2}{3k_B} помогает оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Циркуляция вектора напряженности магнитного поля $\oint_L \vec H\cdot d\vec l=I_{\text{полн}}$ Электричество Циркуляция вектора напряженности магнитного поля: формула \oint_L \vec H\cdot d\vec l=I_{\text{полн}} помогает требуется оценить магнитную величину по полю, току, материалу или частоте. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Электрическая постоянная $\varepsilon_0=\frac{1}{\mu_0 c^2}\approx 8{,}854\cdot10^{-12}\,\text{Ф/м}$ Электричество Электрическая постоянная: формула \varepsilon_0=\frac{1}{\mu_0 c^2}\approx 8{,}854\cdot10^{-12}\,\text{Ф/м} помогает связать электрическую или магнитную величину с измеряемыми параметрами. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Элементарный электрический заряд $e=1{,}602176634\cdot10^{-19}\,\text{Кл}$ Электричество Элементарный электрический заряд: формула e=1{,}602176634\cdot10^{-19}\,\text{Кл} помогает связать электрическую или магнитную величину с измеряемыми параметрами. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Энергия заряженного конденсатора $W=\frac{CU^2}{2}=\frac{q^2}{2C}=\frac{qU}{2}$ Электричество Энергия заряженного конденсатора: формула W=\frac{CU^2}{2}=\frac{q^2}{2C}=\frac{qU}{2} помогает найти заряд, энергию или напряжение конденсатора. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Энергия заряженного проводника $W=\frac{q^2}{2C}=\frac{q\varphi}{2}=\frac{C\varphi^2}{2}$ Электричество Энергия заряженного проводника равна половине произведения заряда на потенциал или эквивалентно q^2/(2C). Формула применима для изолированного проводника с заданной емкостью.
Энергия электрического поля $w=\frac{\varepsilon\varepsilon_0E^2}{2}$ Электричество Плотность энергии электрического поля в линейном диэлектрике равна \varepsilon\varepsilon_0E^2/2. Полная энергия получается интегрированием этой плотности по объему поля.
Активная мощность переменного тока $P=UI\cos\varphi$ Электричество Активная мощность в цепи переменного тока равна произведению действующих значений напряжения и тока на коэффициент мощности cos φ.
Восприимчивость парамагнитного вещества $\chi=\frac{C}{T}$ Электричество Магнитная восприимчивость идеального парамагнетика по закону Кюри обратно пропорциональна абсолютной температуре. Чем выше температура, тем сильнее тепловое движение разрушает ориентацию магнитных моментов.
Коэффициент мощности $\cos\varphi=\frac{P}{S}=\frac{P}{UI}$ Электричество Коэффициент мощности равен отношению активной мощности к полной мощности и показывает долю полной мощности, превращающуюся в полезную энергию за период.
Полная мощность переменного тока $S=UI,\quad S^2=P^2+Q^2$ Электричество Полная мощность в цепи переменного тока равна произведению действующих значений напряжения и тока и объединяет активную и реактивную составляющие мощности.
Реактивная мощность $Q=UI\sin\varphi$ Электричество Реактивная мощность описывает часть мощности переменного тока, связанную с периодическим обменом энергией между источником и электрическим или магнитным полем нагрузки.
Взаимодействие параллельных токов $\frac{F}{l}=\frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi r}$ Электричество Сила взаимодействия двух длинных параллельных проводников с токами пропорциональна произведению токов и обратно пропорциональна расстоянию между ними.
Диэлектрическая проницаемость $\varepsilon_r=\frac{\varepsilon}{\varepsilon_0}$ Электричество Относительная диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз электрическая проницаемость вещества больше электрической постоянной вакуума.
Ёмкость конденсатора $C=\frac{q}{U}$ Электричество Электрическая емкость конденсатора равна отношению заряда одной обкладки к напряжению между обкладками и показывает способность накапливать заряд.
Ёмкость плоского конденсатора $C=\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{S}{d}$ Электричество Емкость плоского конденсатора пропорциональна площади перекрытия пластин и диэлектрической проницаемости среды и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.
Ёмкость сферического конденсатора $C=4\pi\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{ab}{b-a}$ Электричество Емкость сферического конденсатора с радиусами обкладок a и b определяется радиальной геометрией поля и растет при увеличении радиусов и уменьшении зазора.
Ёмкость цилиндрического конденсатора $C=\frac{2\pi\varepsilon_0\varepsilon_r L}{\ln(b/a)}$ Электричество Емкость цилиндрического конденсатора с коаксиальными обкладками зависит от длины, диэлектрика и логарифма отношения внешнего радиуса к внутреннему.
Закон Био-Савара-Лапласа $d\vec B=\frac{\mu_0}{4\pi}\frac{I\,d\vec l\times \vec r}{r^3}$ Электричество Закон Био-Савара-Лапласа задает вклад малого элемента проводника с током в магнитное поле и позволяет находить поле проводников произвольной формы интегрированием.
Закон Видемана — Франца $\frac{\kappa}{\sigma T}=L$ Электричество Закон Видемана — Франца утверждает, что отношение электронной теплопроводности металла к произведению электрической проводимости и температуры примерно постоянно.
Сила тока через заряд и время $I = \frac{q}{t}$ Электричество Сила постоянного тока равна заряду, прошедшему через выбранное поперечное сечение за время t: I = q/t. Если ток менялся, отношение дает среднюю силу тока за этот промежуток.
Сопротивление однородного проводника $R = \rho \frac{l}{S}$ Электричество Сопротивление однородного проводника равно ρl/S: оно растет с длиной и удельным сопротивлением материала и уменьшается при большем сечении.
Последовательное соединение сопротивлений $R = R_1 + R_2 + \dots + R_n$ Электричество При последовательном соединении резисторы образуют один путь для тока. Сопротивления складываются, сила тока одинакова, а напряжение распределяется между участками.
Параллельное соединение сопротивлений $R=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$ Электричество При параллельном соединении резисторы подключены к одним двум узлам. Напряжение на ветвях одинаково, токи складываются, а общее сопротивление меньше сопротивления каждой ветви.
Работа электрического тока $A = UIt$ Электричество Работа электрического тока показывает переданную электрическую энергию. При постоянных напряжении и силе тока A = UIt; ту же энергию можно найти как произведение мощности на время.
Закон Джоуля-Ленца $Q = I^2Rt$ Электричество Закон Джоуля — Ленца определяет теплоту, выделенную током в резисторе: Q = I²Rt. При постоянных сопротивлении и времени удвоение тока увеличивает выделенную теплоту в четыре раза.
Гиромагнитное отношение магнитного момента и момента импульса $\gamma=\frac{\mu}{L}$ Электричество Гиромагнитное отношение показывает, какой магнитный момент соответствует единице механического момента импульса. Оно связывает вращательное движение заряда с магнитными свойствами частицы или системы.
Магнитный момент ядра через ядерный магнетон $\mu=g I\mu_N$ Электричество Магнитный момент ядра часто записывают через g-фактор, спиновое квантовое число ядра и ядерный магнетон. Такая форма показывает, что ядерные магнитные моменты намного меньше электронных.
Сопротивление проводника через удельное сопротивление $R=\rho\frac{l}{S}$ Электричество Сопротивление однородного проводника равно произведению удельного сопротивления вещества на длину проводника, деленному на площадь поперечного сечения.
Последовательное соединение сопротивлений в 8 классе $R=R_1+R_2+\dots+R_n$ Электричество При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех участков, потому что ток проходит через каждый элемент по очереди.
Параллельное соединение сопротивлений в 8 классе $\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\dots+\frac{1}{R_n}$ Электричество При параллельном соединении обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных сопротивлений ветвей, потому что ток делится между несколькими путями.
Напряжение через работу электрического поля $U=\frac{A}{q}$ Электричество Электрическое напряжение равно работе электрического поля по перемещению заряда, деленной на величину этого заряда. Это энергетическое определение вольта удобно для понимания работы источников тока.
Электрический заряд через силу тока $q=It$ Электричество Электрический заряд, прошедший через поперечное сечение проводника, равен произведению силы тока на время его протекания.
Количество теплоты по закону Джоуля — Ленца $Q=I^2Rt$ Электричество Закон Джоуля — Ленца показывает, что количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током, равно I²Rt и растет с квадратом силы тока.
Мощность электрического тока через сопротивление $P=I^2R$ Электричество Мощность электрического тока на сопротивлении равна квадрату силы тока, умноженному на сопротивление, и показывает скорость выделения энергии.
Сила тока источника с внутренним сопротивлением $I=\frac{\mathcal E}{R+r}$ Электричество Сила тока источника с внутренним сопротивлением: формула I=\frac{\mathcal E}{R+r} помогает величины I, E, R, r заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Ток короткого замыкания источника $I_{sc}=\frac{\mathcal E}{r}$ Электричество Ток короткого замыкания источника: формула I_{sc}=\frac{\mathcal E}{r} помогает величины I, E, r заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Напряжение на зажимах источника под нагрузкой $U=\mathcal E-Ir$ Электричество Напряжение на зажимах источника под нагрузкой: формула U=\mathcal E-Ir помогает требуется требуется требуется требуется требуется требуется найти реальное напряжение источника при протекании тока. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Первое правило Кирхгофа для узла цепи $\sum I_{in}=\sum I_{out}$ Электричество Первое правило Кирхгофа для узла цепи: формула \sum I_{in}=\sum I_{out} помогает величины I, R заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Второе правило Кирхгофа для замкнутого контура $\sum \mathcal E=\sum IR$ Электричество Второе правило Кирхгофа для замкнутого контура: формула \sum \mathcal E=\sum IR помогает величины E, I, R заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Заряд конденсатора по емкости и напряжению $q=CU$ Электричество Заряд конденсатора по емкости и напряжению: связь q=CU показывает заряд одной обкладки конденсатора, если известны его емкость C и напряжение U между обкладками.
Емкость конденсаторов при параллельном соединении $C=C_1+C_2+\dots+C_n$ Электричество Емкость конденсаторов при параллельном соединении: формула C=C_1+C_2+\dots+C_n помогает величины C, C_1, C_n заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Емкость конденсаторов при последовательном соединении $\frac1C=\sum\frac1{C_i}$ Электричество Емкость конденсаторов при последовательном соединении: формула \frac1C=\sum\frac1{C_i} помогает требуется требуется требуется требуется требуется требуется найти эквивалентную емкость последовательной цепочки. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Магнитное поле длинного прямого проводника $B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}$ Электричество Магнитное поле длинного прямого проводника: формула B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r} помогает величины B, I, r, mu_0 заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Магнитное поле внутри длинного соленоида $B=\mu_0 n I$ Электричество Магнитное поле внутри длинного соленоида: формула B=\mu_0 n I помогает величины B, n, I, mu_0 заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Радиус движения заряженной частицы в магнитном поле $r=\frac{mv}{|q|B}$ Электричество Радиус движения заряженной частицы в магнитном поле: формула r=\frac{mv}{|q|B} помогает величины r, m, v, q заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Коэффициент трансформации по числу витков $\frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1}$ Электричество Коэффициент трансформации по числу витков: формула \frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1} помогает величины U_1, U_2, N_1, N_2 заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Уравнение Пуассона для электростатического потенциала $\nabla^2\varphi=-\frac{\rho}{\varepsilon_0}$ Электричество Уравнение Пуассона связывает электростатический потенциал с объемной плотностью заряда. Оно показывает, что заряд является источником кривизны потенциала и позволяет находить электрическое поле через E=-grad phi.
Уравнение Лапласа для электростатического потенциала $\nabla^2\varphi=0$ Электричество Уравнение Лапласа описывает электростатический потенциал в области, где нет объемного заряда. Потенциал там является гармонической функцией и полностью определяется граничными условиями.
Плотность энергии электромагнитного поля $u=\frac12\left(\varepsilon_0E^2+\frac{B^2}{\mu_0}\right)$ Электричество Плотность энергии электромагнитного поля показывает, сколько энергии содержится в единице объема поля. В вакууме вклад электрического поля пропорционален E^2, а вклад магнитного поля пропорционален B^2.
Вектор Пойнтинга для потока энергии поля $\mathbf S=\frac1{\mu_0}\mathbf E\times\mathbf B$ Электричество Вектор Пойнтинга задает плотность потока электромагнитной энергии. Его направление показывает, куда переносится энергия поля, а модуль равен мощности, проходящей через единичную площадку.
Сила Ампера для прямого проводника в магнитном поле $F=BIl\sin\alpha$ Электричество Сила Ампера показывает, с какой силой магнитное поле действует на участок проводника с током. Она зависит от индукции поля, силы тока, длины активной части проводника и угла между направлением тока и линиями магнитного поля.
Сила Лоренца в магнитном поле $F=|q|vB\sin\alpha$ Электричество Сила Лоренца показывает модуль магнитной силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Она зависит от модуля заряда, скорости частицы, магнитной индукции и угла между скоростью и полем.
Радиус движения заряда в магнитном поле $R=\frac{mv}{|q|B}$ Электричество Если заряженная частица движется перпендикулярно однородному магнитному полю, магнитная сила играет роль центростремительной силы, а радиус окружности равен произведению массы и скорости, деленному на модуль заряда и магнитную индукцию.
Магнитный поток через плоский контур $\Phi=BS\cos\alpha$ Электричество Магнитный поток через плоский контур равен произведению магнитной индукции, площади контура и косинуса угла между вектором B и нормалью к поверхности. Эта величина показывает, сколько магнитного поля проходит через контур.
Закон электромагнитной индукции Фарадея $\mathcal{E}_i=-\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ Электричество Закон Фарадея связывает ЭДС индукции в контуре со скоростью изменения магнитного потока. Минус в формуле выражает правило Ленца: индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать изменению потока.
ЭДС индукции в движущемся проводнике $\mathcal{E}=B l v\sin\alpha$ Электричество Когда проводник движется в магнитном поле и пересекает магнитные линии, на его концах возникает ЭДС индукции. Ее модуль равен произведению магнитной индукции, длины проводника, скорости и синуса угла между скоростью и полем.
Индуктивность катушки через потокосцепление $\Psi=LI$ Электричество Индуктивность связывает ток в катушке с потокосцеплением: чем больше ток, тем больше магнитный поток, связанный с витками. Коэффициент пропорциональности L показывает способность катушки создавать и удерживать магнитное поле.
Энергия магнитного поля катушки $W=\frac{LI^2}{2}$ Электричество Энергия магнитного поля катушки равна половине произведения индуктивности на квадрат силы тока. Формула показывает, сколько энергии запасено в магнитном поле при данном токе.
Электрический заряд через силу тока и время $q=I t$ Электричество Электрический заряд, прошедший через поперечное сечение проводника, равен произведению силы тока на время и показывает общий перенос заряда за выбранный интервал.
Напряжение через работу и заряд $U=\frac{A}{q}$ Электричество Электрическое напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при переносе единичного заряда между двумя точками цепи.
Сопротивление через напряжение и силу тока $R=\frac{U}{I}$ Электричество Сопротивление участка цепи по закону Ома равно отношению напряжения на участке к силе тока через него и показывает, насколько участок препятствует току.
Напряжение по закону Ома $U=I R$ Электричество Напряжение на участке цепи по закону Ома равно произведению силы тока на сопротивление этого участка и показывает падение напряжения на элементе.
Мощность тока через силу тока и сопротивление $P=I^2 R$ Электричество Мощность электрического тока через сопротивление равна квадрату силы тока, умноженному на сопротивление участка цепи, и показывает скорость выделения энергии.
Мощность тока через напряжение и сопротивление $P=\frac{U^2}{R}$ Электричество Мощность тока через напряжение и сопротивление равна квадрату напряжения, деленному на сопротивление участка цепи, и удобна при заданном напряжении.

Источники: OpenStax: Coulomb’s law; NIST CODATA constants.