【电磁学公式大全】电磁学是物理学的重要分支，研究电荷、电场、磁场及其相互作用。在工程、通信、电子等多个领域中有着广泛的应用。为了便于学习和查阅，本文对电磁学中的主要公式进行系统总结，并以表格形式呈现。
一、静电学部分
静电学主要研究静止电荷所产生的电场及其性质。
| 公式名称 | 公式表达式 | 说明 |
| 库仑定律 | $ F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \cdot \frac{q_1 q_2}{r^2} $ | 真空中两个点电荷之间的力 |
| 电场强度 | $ E = \frac{F}{q} $ | 单位电荷所受的力 |
| 电势 | $ V = \frac{kq}{r} $ | 点电荷产生的电势（$ k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} $） |
| 电势差 | $ V_{AB} = V_A - V_B $ | A点与B点之间的电势差 |
| 电势能 | $ U = qV $ | 电荷在电场中的势能 |
| 电场线密度 | $ E = \frac{d\Phi}{dA} $ | 电场线通过面积的密度 |
二、电场与电势分布
这部分内容涉及不同几何形状电荷产生的电场和电势。
| 情况 | 电场 | 电势 |
| 点电荷 | $ E = \frac{kq}{r^2} $ | $ V = \frac{kq}{r} $ |
| 均匀带电球面 | $ r > R: E = \frac{kQ}{r^2} $ $ r < R: E = 0 $ | $ V = \frac{kQ}{r} $（r ≥ R） $ V = \frac{kQ}{R} $（r ≤ R） |
| 无限长直线电荷 | $ E = \frac{2k\lambda}{r} $ | $ V = -2k\lambda \ln r + C $ |
| 平行板电容器 | $ E = \frac{\sigma}{\varepsilon_0} $ | $ V = Ed $ |
三、电流与电路基础
电流是电荷的流动，电路分析是应用电磁学的重要部分。
| 公式名称 | 公式表达式 | 说明 |
| 电流强度 | $ I = \frac{dq}{dt} $ | 单位时间内通过导体横截面的电荷量 |
| 欧姆定律 | $ V = IR $ | 电压与电流和电阻的关系 |
| 电阻率 | $ R = \rho \frac{L}{A} $ | 导体电阻与长度、面积和材料有关 |
| 电功率 | $ P = IV = I^2R = \frac{V^2}{R} $ | 电功率的三种表示方式 |
| 电容定义 | $ C = \frac{Q}{V} $ | 电容器储存电荷的能力 |
| 电容能量 | $ W = \frac{1}{2}CV^2 $ | 电容器储存的能量 |
四、磁场与磁感应
磁场是由运动电荷或电流产生的，描述了磁力的作用。
| 公式名称 | 公式表达式 | 说明 |
| 安培定律 | $ B = \frac{\mu_0 I}{2\pi r} $ | 长直导线周围的磁场 |
| 洛伦兹力 | $ F = q(E + v \times B) $ | 运动电荷在电场和磁场中的合力 |
| 磁通量 | $ \Phi = B \cdot A $ | 磁场穿过面积的总量 |
| 法拉第电磁感应定律 | $ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi}{dt} $ | 感应电动势的大小与磁通量变化率成正比 |
| 自感系数 | $ L = \frac{N\Phi}{I} $ | 线圈自感的度量 |
| 感抗 | $ X_L = \omega L $ | 交流电路中电感对电流的阻碍作用 |
五、麦克斯韦方程组（电磁场的基本方程）
麦克斯韦方程组是经典电磁理论的核心，统一了电场和磁场的规律。
| 方程名称 | 数学表达式 | 说明 |
| 高斯电场定律 | $ \nabla \cdot E = \frac{\rho}{\varepsilon_0} $ | 电场的散度等于电荷密度除以介电常数 |
| 高斯磁场定律 | $ \nabla \cdot B = 0 $ | 磁场无源，不存在磁单极子 |
| 法拉第电磁感应定律 | $ \nabla \times E = -\frac{\partial B}{\partial t} $ | 变化的磁场产生电场 |
| 安培-麦克斯韦定律 | $ \nabla \times B = \mu_0 (J + \varepsilon_0 \frac{\partial E}{\partial t}) $ | 电流和变化的电场共同产生磁场 |
结语
电磁学公式众多，涵盖范围广，从基本的静电现象到复杂的电磁波传播，都是现代科技发展的基础。掌握这些公式不仅有助于理解物理现象，还能为实际工程设计提供理论依据。希望本文能够帮助读者更好地梳理和记忆电磁学中的关键公式。
