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Formulas for IPhO 日本語版: Section 8 ​

Author:Anda Toshiki
Updated:a day ago
Words:568
Reading:2 min

8: 電気回路 ​

8.1: V=I R, P=V I ​

  1. V=IR,P=VIV=I R, P=V I

    R直列 =∑Ri,R並列 −1=∑Ri−1R_{\text {直列 }}=\sum R_i, R_{\text {並列 }}^{-1}=\sum R_i^{-1}

8.2: Kirchhoff の法則 ​

  1. Kirchhoff の法則 :

    ∑ 節点 I=0,∑閉路 V=0\sum_{\substack{\text { 節点 }}} I=0, \sum_{\text {閉路 }} V=0

8.3: ポイント 2 の方程式を減らすために ​

  1. ポイント 2 の方程式を減らすために: 節点電位法. ルー プ電流法. 等価回路 (3 端子の場合 ⇒△又\Rightarrow \triangle 又 又 YY の形, 起電力のある 2 端子の場合 ⇒\Rightarrow 抵抗と電池の直列)

8.4: 無限につながる抵抗 ​

  1. 無限につながる抵抗 : 無限に続く格子の隣り合う節点 間で,自己相似性を使う。鏡像法の一般化された方法.

8.5: 交流回路 ​

  1. 交流回路: RR を ZZ に置き換えてポイント 1∼41 \sim 4 を用 いる.

    ZR=R,ZC=1/iωC,ZL=iωLφ=arg⁡Z,Veff =∣Z∣Ieff P=∣V∣∣I∣cos⁡(arg⁡Z)=∑Ii2Ri\begin{gathered} Z_R=R, Z_C=1 / i \omega C, Z_L=i \omega L \\ \varphi=\arg Z, V_{\text {eff }}=|Z| I_{\text {eff }} \\ P=|V||I| \cos (\arg Z)=\sum I_i^2 R_i \end{gathered}

8.6: 特性時間 ​

  1. 特性時間: τRC=RC,τLR=L/R.ωLC=\tau_{R C}=R C, \tau_{L R}=L / R . \omega_{L C}= 1/LC1 / \sqrt{L C}. 定常的な電流分布への緩和は指数関数的で ∝e−t/τ\propto e^{-t / \tau}

8.7: 電気回路のエネルギー保存則 ​

  1. 電気回路のエネルギー保存則 : ΔW+Q=qV\Delta W+Q=q V. ここ で qq は電圧降下 VV を通った電気量で, 電源のする仕事 は A=qVemfA=q V_{\mathrm{emf}}

8.8: コンデンサーの位置エネルギー式 ​

  1. コンデンサーの位置エネルギー式: WC=CV2/2,WL=LI2/2W_C=C V^2 / 2, W_L=L I^2 / 2.

8.9: 磁束密度 ​

  1. Vemf=−dΦ/dt=d(LI)/dt,Φ=BSV_{\mathrm{emf}}=-\mathrm{d} \Phi / \mathrm{d} t=\mathrm{d}(L I) / \mathrm{d} t, \Phi=B S.

8.10: 非線形素子 ​

  1. 非 線形素子: V−IV-I グラフでの非線形曲線と Ohm/Kirchhoff の法則を表す直線との交点として 为形的に解を求める. 複数の交点があれば安定性を調 ベる. いくつかの解は普通安定でない.

8.11: 短時間と長時間の極限を利用 ​

  1. 短時間と長時間の極限を利用する: tobservation ≫t_{\text {observation }} \gg τRC\tau_{R C} or τLR\tau_{L R} ならば, IC≈0(CI_C \approx 0(C は断線している)又 は VL≈0V_L \approx 0 ( LL は短絡している)のような準平衡状態に 達する. tobservation ≪τRCt_{\text {observation }} \ll \tau_{R C} or τLR\tau_{L R} ならば, CC の電 気量の変化や LL での電流の変化は小さく, ΔQ≪Q\Delta Q \ll Q や ΔI≪I\Delta I \ll I. 即ち CC は短絡していて LL は断線して いる.

8.12: 推論 ​

  1. L≠0L \neq 0 ならば, I(t)I(t) は連続.

8.13: 超電導の回路 ​

  1. 超電導の回路について, 磁束 Φ=\Phi= const.. 特に, 外部 磁場が無ければ LI=L I= const.

8.14: 相互誘導 ​

  1. 相互誘導 : 回路 1 を通る磁束は Φ1=L1I1+L12I2\Phi_1=L_1 I_1+L_{12} I_2 ( I2I_2 は回路 2 を流れる電流) で, L12=L21≡ML_{12}=L_{21} \equiv M と M≤L1L2M \leq \sqrt{L_1 L_2} が成立.