笔记-公式速查
第一部分:物理学 (电磁学、近代物理)
静电场
库仑定律
F=4πε01r2q1q2er
场强定义
E=qF=∫4πε0r2dqer
无限长带电直线
E=2πε0rλ
圆环轴线电场
E=4πε01(x2+R2)3/2Qx
圆盘轴线电场
E=2ε0σ(1−x2+R2x)
高斯定理
Φe=∬SE⋅dS=ε0∑qin
特殊几何体电场
- 球体 (r<R): E=4πε0R3qr
- 球体 (r>R): E=4πε0r2q
- 无限大平面: E=2ε0σ
电势
U=∫E⋅dl
W=qΔU
特殊几何体电势
- 圆环轴线: U=4πε0x2+R2Q
- 圆盘轴线: U=2ε0σ(R2+x2−x)
电介质与能量
电极化
P=limΔV→0ΔV∑pi
D=ε0E+P=εE
介质中高斯定理
∬SD⋅dS=∑q0
电容
C=Uq
- 平板电容: C=dεS
- 串联: C1=∑Ci1
- 并联: C=∑Ci
电场能量
W=21CU2=21CQ2=21QU
we=21εE2=21D⋅E
稳恒磁场
毕奥-萨伐尔定律
dB=4πμ0Ir3dl×r
无限长直导线
B=2πaμ0I
圆环中心轴线
B=2(R2+x2)3/2μ0IR2
安培环路定理
∮LB⋅dl=μ0∑Iin
磁场力与电磁感应
洛伦兹力
F=qv×B
R=qBmv,T=qB2πm
霍尔效应
UH=nq1dIB
安培力
F=∫Idl×B
法拉第电磁感应定律
E=−dtdΦ
E=∫(v×B)⋅dl
自感与互感
EL=−LdtdI
E21=−MdtdI1
磁场能量
Wm=21LI2
wm=21μB2=21B⋅H
麦克斯韦方程组
位移电流
Id=dtdΦD,jd=∂t∂D
全电流定律
∮LH⋅dl=I+dtdΦD
积分形式
- ∮LE⋅dl=−∬S∂t∂B⋅dS
- ∮LH⋅dl=∑I+∬S∂t∂D⋅dS
- ∬SD⋅dS=∑q
- ∬SB⋅dS=0
电磁波
v=εμ1
S=E×H
相对论与量子物理
洛伦兹变换
x′=1−β2x−vt,t′=1−β2t−vx/c2
相对论效应
Δt=γΔt0
L′=γL0
m=γm0
E=mc2=(m0c2)2+(pc)2
光电效应
hν=21mvm2+W
康普顿散射
Δλ=m0ch(1−cosφ)
玻尔模型
L=nℏ
En=−n213.6eV
德布罗意波
λ=ph
不确定度关系
ΔxΔp≥2ℏ
一维无限深势阱
En=8ma2n2h2
ψn(x)=a2sin(anπx)
第二部分:材料力学
基础变形
胡克定律
σ=Eϵ,ΔL=EAFL
热变形
ΔL=αΔTL
剪切与扭转
τ=Gγ
φ=GIpTl
τρ=IpTρ,τmax=WpT
极惯性矩
Ip=32πD4(1−α4)
应力状态
薄壁容器
σm=4δPD,σt=2δPD
平面应力状态 (斜截面)
σα=2σx+σy+2σx−σycos2α−τxysin2α
τα=2σx−σysin2α+τxycos2α
主应力
σ1,2=2σx+σy±(2σx−σy)2+τxy2
τmax=2σ1−σ2
广义胡克定律
ϵ1=E1[σ1−μ(σ2+σ3)]
强度与弯曲
弯曲正应力
σ=IzMy,σmax=WzMmax
弯曲切应力
τ=bIzFsSz∗
挠曲线微分方程
EIzw′′(x)=−M(x)
压杆稳定 (欧拉公式)
Fcr=(μl)2π2EI
动荷系数
Kd=1+1+Δst2h
第三部分:电路与电子技术
电路基本定律
元件特性
iC=Cdtdu,uL=Ldtdi
电源等效
E=IsR0
节点电压法
Unode=∑1/R∑Is+∑E/R
暂态与交流
三要素法
f(t)=f(∞)+[f(0+)−f(∞)]e−t/τ
τRC=RC,τRL=RL
交流阻抗
XC=ωC1,XL=ωL
Z=R+j(XL−XC)
功率
P=UIcosφ
Q=UIsinφ
S=P2+Q2
串联谐振
f0=2πLC1
Q=ω0RC1=Rω0L
模拟电子
三极管 (放大区)
IC=βIB
rbe≈200+(1+β)IE(mA)26
共射放大倍数
Au≈−rbeβRL′
运算放大器
- 反向比例: uo=−R1Rfui
- 同向比例: uo=(1+R1Rf)ui
数字电子
摩根定律
AB=Aˉ+Bˉ
A+B=AˉBˉ
触发器特征方程
- RS: Qn+1=S+RˉQn (RS=0)
- JK: Qn+1=JQnˉ+KˉQn
- D: Qn+1=D
- T: Qn+1=TQnˉ+TˉQn