【电磁学常用公式】在物理学中，电磁学是一门研究电荷、电场、磁场及其相互作用的学科。它不仅在基础科学中占据重要地位，也在工程技术、通信、能源等多个领域发挥着关键作用。掌握一些常用的电磁学公式，有助于更好地理解这一领域的基本规律和应用原理。
一、静电场相关公式
1. 库仑定律
描述两个点电荷之间的静电力大小：
$$
F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}
$$
其中，$ F $ 是力的大小，$ q_1 $ 和 $ q_2 $ 是电荷量，$ r $ 是两点电荷之间的距离，$ k $ 是静电力常量（约为 $ 8.99 \times 10^9 \, \text{N·m}^2/\text{C}^2 $）。
2. 电场强度定义式
电场强度 $ E $ 是单位正电荷所受的力：
$$
E = \frac{F}{q}
$$
3. 点电荷产生的电场
$$
E = k \frac{q}{r^2}
$$
4. 电势与电势差
电势 $ V $ 是单位正电荷在电场中某点具有的电势能：
$$
V = \frac{U}{q}
$$
电势差 $ \Delta V $ 是两点之间电势的差值：
$$
\Delta V = V_2 - V_1
$$
5. 电容器电容公式
电容 $ C $ 表示电容器储存电荷的能力：
$$
C = \frac{Q}{V}
$$
其中 $ Q $ 是电荷量，$ V $ 是电压。
二、电流与电路相关公式
1. 欧姆定律
在电阻性导体中，电流 $ I $ 与电压 $ V $ 成正比：
$$
I = \frac{V}{R}
$$
其中 $ R $ 是电阻。
2. 电功率公式
电功率 $ P $ 可以表示为：
$$
P = VI = I^2 R = \frac{V^2}{R}
$$
3. 焦耳定律
电流通过导体时产生的热量：
$$
Q = I^2 R t
$$
三、磁场与电磁感应相关公式
1. 洛伦兹力公式
带电粒子在磁场中受到的力：
$$
F = q (v \times B)
$$
其中 $ v $ 是速度，$ B $ 是磁感应强度。
2. 安培力公式
通电导线在磁场中受到的力：
$$
F = I (L \times B)
$$
3. 毕奥-萨伐尔定律
计算电流元在空间某点产生的磁感应强度：
$$
dB = \frac{\mu_0}{4\pi} \frac{I d\vec{l} \times \hat{r}}{r^2}
$$
4. 法拉第电磁感应定律
感应电动势的大小与磁通量变化率成正比：
$$
\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt}
$$
5. 楞次定律
感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通量变化。
四、麦克斯韦方程组（简要）
麦克斯韦方程组是经典电磁理论的基石，包含四个基本方程：
1. 高斯电场定律
$$
\nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho}{\varepsilon_0}
$$
2. 高斯磁场定律
$$
\nabla \cdot \mathbf{B} = 0
$$
3. 法拉第电磁感应定律
$$
\nabla \times \mathbf{E} = -\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}
$$
4. 安培-麦克斯韦定律
$$
\nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \left( \mathbf{J} + \varepsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} \right)
$$
这些公式构成了描述电磁波传播、电场与磁场相互作用的基础。
结语
电磁学作为物理学的重要分支，其核心内容由一系列简洁而深刻的公式构成。掌握这些公式不仅有助于理解物理现象，也为实际工程问题的解决提供了理论依据。无论是在学习还是工作中，熟悉这些基本公式都是不可或缺的一步。
