Formelsammlung Physik Abitur PDF

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Alle Physikalischen Formeln für die Oberstufe...

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Formelsammlung Physik / Einheiten Name Arbeit

Formelzeichen

W

[

kg∗m ² 2 s

Elektrische Spannung

U

[

J C

Elektrische Stromstärke

I

[

A

Elektrische Ladung

Q

[

A∗s=C

]

Elektrischer Widerstand

R

[

V A

Ω

Energie

W

[

kg∗m ² 2 s

Kraft

F

[

kg∗m 2 s

Leistung

P

[

J s

Masse

m

[kg]

Kilogramm

Strecke

s

[m]

Meter

Zeit

t

[s]

Sekunde

Name Elektrische Feldstärke

Formelzeichen

Einheit

Einheitsname

E

Einheit

[

N C

Einheitsname

= J]

Joule Volt

= V] ]

Ampere

=

]

= N*m = J] = N]

= W]

]

Coulomb Ohm Joule Newton Wat

Magnetische Flussdichte / Magnetische Stromstärke Kapazität (Kondensator)

B

[

N A∗m

C

[

C V

Eigeninduktivität

L

[

V ∗s A

Tesla

= T] 2

=

4

A ∗s kg∗m ²

= H]

= F]

Farad

Henry

Formelsammlung Physik Abitur / Elektrisches Feld Name Elektrische Feldstärke

Größen Fel = Kraft des el. Feldes q = kleine Probeladung

Einheit

Elektrische Feldstärke im Radialfeld Energieaufwand

Formel

[1

N C

]

E=

F el q

FC = Coulomb-Kraft

[1

N C

]

E=

FC q

s = Strecke d = Plattenabstand

[ 1 J]

W = F*s = E*q*d

Spannung im E-Feld

[ 1 V]

U=

Spannung im homogenen E-Feld des Plattenkondensators

[ 1 V]

U=E*d

[ 1 C]

Q=I*t

[ 1 N]

FC =

Elektrisches Potential (Radialfeld)

[ 1 V]

φ=

W q

Kapazität (vom Kondensator) Kapazität des PK mit einem Dielektrikum (Isolator)

[ 1 F]

C=

Q U

εr = Dielektrizitätszahl (Permitivität)

Name

Größen

Ladung Coulomb-Kraft

I = Stromstärke t = Zeit Q = felderzeugende Ladung ε0 = elektrische Feldkonstante r = Radius des Radialfeldes

1 4 πε 0

=

Q r²

W q

1 4 πε 0

*

=-

C = εr * ε0 *

Einheit

*

Formel

Q 1∗Q 2 r² 1 4 π ε0

A d

*

Q r

Elektrische Feldkonstante

A = Plattenoberfläche (Kondensator)

Flächenladungsdichte Geschwindigkeit der Ladung im UA = von Probeladung q durchlaufene Spannung E-Feld (parallele Beschleunigung)  UA ≠ U m = Masse des Objektes Ladung eines Elektrons (Elementarladung)

ε0 = 8,85 E-12

F m

A d

C~ C∗A d

[1 [1

C 2 m m s

]

σ=

]

v=

e = 1,602 * 10-19 C

= const. = ε0

Q E =ε ∗ε ∗ A 0 r

√

2∗U A∗q m

q = n*e Alle Ladungen kommen als ganzzählige Vielfache der Elementarladungen vor (Millikan-Versuch)

Formelsammlung Physik Abitur / Magnetisches Feld Name Magnetische Feldstärke / Magnetische Flussdichte Magnetische Flussdicht für lange Spulen Lorentzkraft (wirkt auf Probeladung q ^¿ kleiner Ladung)

Größen Einheit F = Kraft auf einen stromdurch- [ 1 T] flossenen Leiter s = Länge des Leiters μ0 = magnetische Feldkonstante [ 1 T] μr = Permeabilitätszahl

Formel

v = Geschwindigkeit von q

F = B*I*s = B*

B=

F I∗s

B= μ0* μr*

[ 1 N]

n l

*I Q ∆t

*v*t

F = B*e*v = B*q*v L

Hallspannung

FL=Fel  B*e*v=E*e

[ 1 V]

UH= B*h*v

h = Höhe des Leiterplättchens Magnetische Feldkonstante

Ierr = Erregerstromstärke n = Windungszahl (Spule) l = Länge der Spule

μ0 = 1,257*

Zentripetalkraft

m = Masse = Elektronenmasse v = Geschwindigkeit der er = Bahnradius (Fadenstrahlrohr)

[ 1 N]

FZ =

Name

Größen

Einheit

Formel

T∗m A

−6

10

μ 0=

B∗l I err∗n

m∗v ² m e∗v ² = r r

Geschwindigkeit der Elektronen e = Elektron

[1

m s

]

FL= FZ me∗v ² r

B∗e∗r me

v=

Geschwindigkeit der Elektronen

[1

m s

]

= B*e*v

Wel = Wkin 1 2

e*U = v=

√

2∗e∗U me

Spannung

[ 1 V]

U=

Bahnradius

[ 1 m]

r=

Elektronenmasse

[ 1 kg]

me =

Einheit

Formel

[ 1 C]

FG = Fel

Name Ladung (Millikan-Versuch)

Größen Kräftegleichgewicht  Tröpfchen schwebt

* me*v²

2

B ∗e∗r ² 2∗me

√

2∗U∗m e 2 B ∗e 2

B ∗e∗r ² 2∗U

m*g=E*q

G = Gewichtskraft des Tröpfchens d = Plattenabstand (Kondensator

G= q=

U d

*q

G∗d U

Formelsammlung Physik Abitur / Elektromagnetische Induktion Name

Größen

Einheit

Formel

Induktionsspannung (allg.) Induktion durch Flächenänderung

n = Windungszahl der Spule (Drahtrahmen  n = 1)

U ind=−n∗ φ´ (t)

[ 1 V]

∆ As A´ s ( t ) = ∆t

U ind=−n∗B∗ A´ s (t )

(Flächenänderungsgeschwindigkeit ) ´ ( t ) ∗A s U ind =−n∗B

Induktion durch B-FeldÄnderung

´ (t )= ∆ B B ∆t

(lineare Stromänderungsgeschwindigkeit) Magnetischer Fluss

As = senkrecht durchflossene Fläche

Induktionsspannung (rotierende Leiterschleife)

B = magnetische Feldstärke r = Radius d = Breite der Leiterschleife

Eigeninduktivität (Maß, wie „gut“ eine Spule bei Stromänderung Spannung induziert) Fallstrecke im freien Fall Fallgeschwindigkeit (Freier Fall) Name Magnetische Energie in der Spule

g = Ortsfaktor

[1

= 1 Vs]

Φ=B∗A s

[ 1 V]

U ind =2 Brd ∗ω∗sin (ωt)

[ 1 H]

L=

[ 1 m]

h=

[1 Größen

T 2 m

m s

Einheit

[ 1 J]

μ0∗μ r∗A s∗n2 l U ind L= I´

]

g∗t 2 2 v =g∗t

Formel 1 2 W = ∗L∗I 2

Stromstärke beim Einschalten

I (t ) = U (t)

[ 1 A]

eines Spulenstroms

=

U 0 +U ind R

U 0−L∗´I (t) R −L∗I´ (t) I (t ) = R I (t ) =

Stromstärke beim Ausschalten eines Spulenstroms

[ 1 A]

(U0 = 0 

Ausschalten)

Formelsammlung Physik Abitur / Mechanische Schwingungen + Wellen Name Frequenz

Größen n = Anzahl der Perioden T = Periodendauer

Einheit

[1

1 s

Formel

= 1 Hz]

n 1 f= = T T

[ 1 m]

^ ( ω∗t ) s (t ) =s∗sin ( ω∗t ) ^ s (t ) =s∗cos

Kreisfrequenz

[ 1 Hz]

ω=

Geschwindigkeit (Geschwindigkeit-ZeitGleichung)

[1

m s

]

Maximalgeschwindigkeit

[1

m s

]

[1

N m

]

Auslenkung/ Elongation (Elongations-Zeit-Gleichung) - nur kleine Auslenkungen

Federhärte

= Kreisfrequenz bzw. Winkelgeschwindigkeit ω

^s

= Amplitude

F = Spannkraft der Feder s = gespannte Strecke

Hookesches Gesetz

Name Differentialgleichung des Federpendels

Kreisfrequenz (harmonische Schwingung) Differentialgleichung des Fadenpendels

Größen m = Masse des Federpendels (Feder + Objekt)

[1

l = Länge des Fadens g = Erdbeschleunigung

[1

D=

F s

Formel

]

F ( t ) =− D ∗s (t ) m∗a( t )=−D∗s (t ) m∗´s ( t )=− D ∗s ( t ) −D ∗s (t) ´s (t ) = m D ω= m s (t ) ) ´s (t ) =g∗sin ( l s (t) s ( t) sin = l l

√

[ 1 Hz] m 2 s

^v =^s∗ ω

F=−D∗s

Einheit m s2

v (t )=´s (t) v (t )= ^s∗ ω∗cos(ω∗t)

F=D∗s

[ 1 N] [ 1 N]

Rückstellkraft (sonst keine harmonische Schwingung)

2π =2 πf T

]

( )

- gilt für kleine Auslenkungen −g ∗s (t) l g ω= l ^ (ω∗t +φ 0) s (t ) =s∗sin ´s (t ) =

Kreisfrequenz (harmonische Schwingung) Auslenkung bei Phasenverschiebung des Anfangswinkels

√

[ 1 Hz] φ0 = Anfangsphasenwinkel (t = 0)

Name Differentialgleichung für gedämpfte Schwingungen

Größen

Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle Konstruktive Interferenz

= Wellenlänge f = Frequenz δ = Gangunterschied der Wellen

[ 1 m] Einheit

Formel D 1 ´s (t ) + ∗´s ( t ) + ∗¿ m T

λ

[1

m s

[ 1 m]

]

s(t) =0

s λ c= = =λ∗f t T δ=k∗λ

(k = 0, 1, 2, …) Destruktive Interferenz

[ 1 m]

δ=

2 k−1 ∗λ 2

(k=1,2, 3, …) Länge des Wellenträgers (2 feste Enden)

Stehende Welle bei Reflexion an 2 Enden

[ 1 m]

Länge des Wellenträgers (2 lose Enden) Länge des Wellenträgers (1 loses und 1 festes Ende) Frequenz (beidseitig begrenzter Wellenträger)

Stehende Welle bei Reflexion an 2 Enden Stehende Welle bei Reflexion an 2 Enden Schwinger ist nicht zu allen Frequenzen fähig

[ 1 m]

l=

[ 1 m]

λ k∗λ l= + k = 0, 1, 2, … 2 4 k∗ c f k= k = 1, 2, 3, … 2∗l

l=

k∗λ (ganze Anzahl an 2

Bäuchen)

[ 1 Hz]

k∗λ k = 1, 2, 3, … 2

Formelsammlung Physik / Elektromagnetische Schwingungen + Wellen Name Differentialgleichung des ungedämpften elektromagnetischen Schwingkreises

Kreisfrequenz (schwingt harmonisch) Maximale elektrische Energie des Kondensators Maximale magnetische Energie der Spule Scheitelspannung

Größen Uc = Spannung Kondensator UL = Spannung Spule (Kondensator + Spule parallel geschalten)

Einheit

Formel U C =U L

Q´ =− L∗I´ C

Q =− L∗ ´I (Ableiten) C

´I (t ) = −1 ∗I (t) LC 1 ω= √ LC

[ 1 Hz] ^ U

= Scheitelspannung (max.)

[ 1 J]

1 ^² W C = ∗C∗U 2

^I

= Scheitelstromstärke (max.)

[ 1 J]

1 W L= ∗L∗ ^I ² 2

[ 1 V]

L ^ U= ∗ ^I C ^I = C ∗^ U L

Scheitelstromstärke

√ √

[ 1 A]

Name Elektrische Feldstärke

Größen v = Geschwindigkeit des B-Feldes

Einheit

Magnetische Feldstärke

v = Geschwindigkeit des E-Feldes

[ 1 T]

Ausbreitungsgeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle

in Dielektrika

[1

[1

N C

m s

Formel

]

E=v∗ B

B=μ0∗ μr∗ε 0∗ε r∗¿

]

v=

1

√ μ0∗μ r∗ε 0∗ε r

E* v

v=

Brechungsgesetz

im Vakuum = Lichtgeschwindigkeit c = Ausbreitungsgeschwindigkeit in verschiedenen Medien n = Brechungsindex für verschiedene Medien

1

√ μ0∗ε 0

=3∗108

m s

sin(α) c1 n1 = = sin(β ) c 2 n2

n= √ ε r

Brechungsindex (optische Dichte) Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium

[1

Wellenlänge im Medium

[ 1 m]

m s

]

c r=

c0 n

λr =

λ n

Formelsammlung Physik Abitur/ Spaltexperiment Doppelspalt Name Gangunterschied für konstruktive Interferenz Gangunterschied für destruktive Interferenz

Größen

Einheit

[ 1 m]

Formel δ=k∗λ

(k = 0, 1, 2, …)

[ 1 m]

δ=

2 k−1 ∗λ 2

(k=1,2, 3, …)

1. Näherung (a >> g)

g = Spaltabstand

sin ( α) = δ g tan (α)=

a = Wandabstand d = Abstand zweier benachbarter Maxima

d a

sin ( α) =tan(α) δ d = g a

2. Näherung ( α≈0° ) Doppelspalt-Formel Maximale Anzahl an Maxima

k max =

g λ

Formelsammlung Physik Abitur/ Spaltexperiment optisches Gitter Name Gangunterschied für konstruktive Interferenz

Größen

Gangunterschied für destruktive Interferenz

n = Anzahl der Spalte

Einheit

[ 1 m]

Formel δ=k∗λ

(k = 0, 1, 2, …)

[ 1 m]

k δ= ∗λ n

(k=1,2, 3, …(n-1))

1. Näherung (a >> g)

g = Spaltabstand

sin ( α) = δ g tan (α)=

a = Wandabstand d = Abstand zweier benachbarter Maxima Maximale Anzahl an Maxima

k max =

d a

g λ

Formelsammlung Physik Abitur/ Bragg-Reflexion Name Gangunterschied für konstruktive Interferenz

Größen α = Glanzwinkel

Einheit

[ 1 m]

Formel δ=2∗d∗sin ( α) δ=k∗λ

(k = 0, 1, 2, …)

Formelsammlung Physik Abitur/ Spaltexperiment Einzelspalt Name Gangunterschied für konstruktive Interferenz Gangunterschied für destruktive Interferenz (Minima)

Größen

Einheit

Formel

[ 1 m]

δ=

2 k−1 ∗λ 2

(k=1,2, 3, …)

[ 1 m]

δ=k∗λ

(k = 0, 1, 2, …)

1. Näherung (a >> g)

b = Spaltbreite

sin ( α) = δ b tan (α)=

a = Wandabstand d = Abstand zweier benachbarter Maxima

d a

sin ( α) =tan(α) δ d = b a b k max = λ

2. Näherung ( α≈0° ) Maximale Anzahl an Minima

Formelsammlung Physik Abitur / Quanten- und Atomphysik Name Energie der Photonen

Größen h = Planck-Konstante

Wellenlänge (minimal)

Einheit

[ 1 J] [ 1 m]

Formel W ph =h∗ f W kin=W ph e∗U =h∗f max

[ 1 J]

h∗c e∗U W kin=h∗f −W A

[ 1 kg]

W =m∗c

λmin =

Bewegungsenergie der schnellsten Fotoelektronen Masse der Photonen (relativistische Masse)

WA = Auslöseenergie

2

m=

Wellenlängenänderung (Compton-Effekt)

`f = Frequenz „nachher“ W`kin = kinetische Energie

[ 1 m]

„nachher“

h∗f 2 c

h∗f =h∗f` + W `kin ,e (Energieerhalt

ungssatz)  p ph= p`ph +  p`e (Impulserhaltungs

satz) ∆ λ=

Name Photonenimpuls

Größen

Wellenlänge bewegter Elektronen

me = Masse eines Elektrons

Einheit

[ 1 N*s] [ 1 m]

h ∗(1−cos ( φ )) m e∗c

Formel h∗f 2 c h h λ= = p m∗v h λ= 2∗e∗U me∗ me p=m∗v=

√

h 2∗e∗m √ e∗U ∆ p ∆ p∗ λ sin ( α) = = p h ∆ p∗λ λ = 2∗∆ x h λ=

Photonen/ Elektronen am Einzelspalt

∆ x = Ortsunschärfe ∆ p = Impulsunschärfe h = const. 2

h 2 δ=2∗∆ x∗sin ( α ) ∆ x∗∆ p=

Gangunterschied bei Photonen/ Elektronen am Einzelspalt

[ 1 m]

p=

h λ

Formelsammlung Physik / Grundlagen Mechanik Name Gewichtskraft

Größen

Einheit

Formel FG =m∗g

[ 1 N]

Formelsammlung Physik / Grundlagen Kinematik Name Strecke (geradlinige Bewegung) Strecke (beschleunigte Bewegung)

Größen

Einheit

Formel

[ 1 m]

s=v∗t

[ 1 m]

1 s= ∗a∗t ² 2

Geschwindigkeit (beschleunigte Bewegung)

[1

Höhe beim freien Fall

[ 1 m]

Geschwindigkeit beim freien Fall

[1

m s

m s

]

v =a∗t

1 h= ∗g∗t ² 2

]

v =√ 2∗h∗ g

Formelsammlung Physik / Grundlagen Dynamik Name Kraft

Größen

Einheit

[ 1 N]

Formel F=m∗a

Impuls

[1

Mechanische Arbeit

[ 1 J] [ 1 J]

Spannenergie

N s

p=m∗v

]

W =F∗s 1 W = ∗D∗s ² 2

Formelsammlung Physik / Grundlagen Elektrotechnik Name Stromstärke

Größen

Einheit

Formel

[ 1 A]

Widerstand (Ohmsches Gesetz)

[1

Ω

I=

]

Q t

R=

´ ) I (t)= Q(t

U I

Formelsammlung Physik / Grundlagen Elektrotechnik Name Elektrische Leistung

Größen

Einheit

Formel

[ 1 W]

P=U ∗I

Elektrische Arbeit

[ 1 J]

W =U∗I∗t=P∗t

Elektrische Feldstärke

[1

N C

]

E=

U d 1 W = ∗C∗U ² 2 E=

Elektrische Energie des Kondensators

[ 1 J]

F Q

Eigenfrequenz (ungedämpfte elektrische Schwingung) Eigenkreisfrequenz

1 2∗π∗ √L∗C

[ 1 Hz]

f=

[ 1 Hz]

ω=

1 √ L∗C...