电磁学公式包括多个方面,如电场、磁场、电磁感应、电路等。以下是一些主要的电磁学公式:
库仑定律
$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$:描述点电荷间的相互作用力,其中 $F$ 是作用力,$k$ 是库仑常数,$q_1$ 和 $q_2$ 是两点电荷的电量,$r$ 是两点电荷之间的距离。
电场强度
$E = \frac{F}{q}$:电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,$F$ 是试探电荷所受的静电力,$q$ 是试探电荷的电量。
$E = k \frac{Q}{r^2}$:点电荷电场强度,$Q$ 是点电荷的电量,$r$ 是点电荷到观察点的距离。
$E = \frac{U}{d}$:匀强电场中电场强度与电势差的关系,$U$ 是电势差,$d$ 是沿电场方向的距离。
电势与电势差
$U = \frac{W}{q}$:电势是单位正电荷从某点移动到参考点(通常选无穷远处)时电场力所做的功,$W$ 是电场力所做的功,$q$ 是电荷量。
$U_{12} = \varphi_1 - \varphi_2$:两点间的电势差,$\varphi_1$ 和 $\varphi_2$ 分别是两点的电势。
电场力做功
$W_{12} = q U_{12}$:静电力做的功,$q$ 是电荷量,$U_{12}$ 是两点间的电势差。
电容
$C = \frac{Q}{U}$:电容定义式,$Q$ 是电容器所带的电荷量,$U$ 是电容器两极板间的电势差。
$C = \frac{\varepsilon S}{4\pi kd}$:电容的另一种表达式,$\varepsilon$ 是介质的介电常数,$S$ 是两板正对面的面积,$d$ 是板间距离。
磁场
$B = \frac{F}{IL}$:磁场强度,$F$ 是通电直导线在磁场中所受的安培力,$I$ 是电流,$L$ 是导线长度。
$\Phi = BS \sin \theta$:磁通量,$B$ 是磁感应强度,$S$ 是面积,$\theta$ 是磁通量与面积法线之间的夹角。
$F = BIL \sin \theta$:安培力,$B$ 是磁感应强度,$I$ 是电流,$L$ 是导线长度,$\theta$ 是安培力与磁场方向之间的夹角。
洛伦兹力
$F = qvB$:运动电荷在磁场中所受的力,$q$ 是电荷量,$v$ 是电荷运动速度,$B$ 是磁感应强度。
电磁感应
$E = - \frac{d\Phi_B}{dt}$:法拉第电磁感应定律,描述磁场变化引起的电动势,$\Phi_B$ 是磁通量,$t$ 是时间。
麦克斯韦方程组
高斯定理:$\oint_S \vec{E} \cdot d\vec{A} = \frac{Q}{\varepsilon_0}$,描述电场中电通量与电荷量的关系。
高斯磁定理:$\oint_S \vec{B} \cdot d\vec{A} = 0$,描述磁场中磁感线的闭合性