【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、磁场以及它们之间的相互作用。在工程、物理、电子等领域中，电磁学的公式具有广泛的适用性。为了方便学习和查阅，本文对常见的电磁学公式进行了系统整理，并以加表格的形式呈现。
一、电场相关公式
1. 库仑定律：用于计算点电荷之间的静电力
$$
F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}
$$
其中 $k = 8.99 \times 10^9 \, \text{N·m}^2/\text{C}^2$，$q_1$ 和 $q_2$ 是电荷量，$r$ 是两点之间的距离。
2. 电场强度：单位电荷所受的力
$$
E = \frac{F}{q}
$$
3. 电势差（电压）：电荷在电场中移动时电势的变化
$$
V = \frac{W}{q}
$$
其中 $W$ 是电场力做的功。
4. 电势能：电荷在电场中的能量
$$
U = qV
$$
5. 电容定义式：电容器储存电荷的能力
$$
C = \frac{Q}{V}
$$
二、磁场相关公式
1. 洛伦兹力：带电粒子在磁场中受到的力
$$
F = q(v \times B)
$$
其中 $v$ 是速度矢量，$B$ 是磁感应强度。
2. 安培定律：电流产生的磁场
$$
\oint B \cdot dl = \mu_0 I_{\text{enc}}
$$
其中 $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \, \text{T·m/A}$。
3. 毕奥-萨伐尔定律：电流元在空间中产生的磁感应强度
$$
dB = \frac{\mu_0}{4\pi} \frac{I \, dl \times \hat{r}}{r^2}
$$
4. 磁通量：穿过某一面积的磁感线数量
$$
\Phi_B = B \cdot A \cos\theta
$$
5. 法拉第电磁感应定律：变化的磁通量产生电动势
$$
\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt}
$$
三、电磁波与麦克斯韦方程组
1. 麦克斯韦方程组（积分形式）：
| 方程名称 | 公式 | 物理意义 |
| 高斯电场定律 | $\oint E \cdot dA = \frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$ | 电场由电荷产生 |
| 高斯磁场定律 | $\oint B \cdot dA = 0$ | 磁场无源 |
| 法拉第电磁感应定律 | $\oint E \cdot dl = -\frac{d\Phi_B}{dt}$ | 变化的磁场产生电场 |
| 安培-麦克斯韦定律 | $\oint B \cdot dl = \mu_0 (I + \varepsilon_0 \frac{d\Phi_E}{dt})$ | 电流和变化的电场产生磁场 |
2. 电磁波速度：真空中光速
$$
c = \frac{1}{\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}} \approx 3 \times 10^8 \, \text{m/s}
$$
四、常用公式汇总表
| 类别 | 公式 | 说明 |
| 库仑定律 | $F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$ | 电荷间的静电力 |
| 电场强度 | $E = \frac{F}{q}$ | 电场大小 |
| 电势差 | $V = \frac{W}{q}$ | 电势能差 |
| 电容 | $C = \frac{Q}{V}$ | 储存电荷能力 |
| 洛伦兹力 | $F = q(v \times B)$ | 运动电荷受力 |
| 安培定律 | $\oint B \cdot dl = \mu_0 I_{\text{enc}}$ | 电流产生磁场 |
| 法拉第电磁感应 | $\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt}$ | 变化磁通产生电动势 |
| 电磁波速度 | $c = \frac{1}{\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}}$ | 真空中的光速 |
五、结语
电磁学作为基础物理的一部分，其公式不仅在理论研究中有着重要地位，在实际应用中也发挥着不可替代的作用。掌握这些基本公式有助于深入理解电磁现象的本质，为后续的学习和实践打下坚实的基础。希望本文能够为学习者提供清晰、系统的参考。