物理电磁学是高考中的重要板块，涵盖电场、磁场、电磁感应等多个核心领域,以下是对电磁学考点的详细梳理：
静电场
- 库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的作用力与电荷量的乘积成正比，与距离的平方成反比，方向沿两电荷连线，表达式为 (F = k\frac{Q_1Q_2}{r^2})，(k) 约为 (9.0×10^9N·m²/C²),适用条件为点电荷且静止于真空中。
- 电场强度：
- 定义式：(E = F/q)，表示电场中某点的电场强度等于放在该点的电荷所受电场力与电荷量的比值,方向与正电荷受力方向相同。
- 点电荷电场：(E = k\frac{Q}{r²})，由点电荷 (Q) 产生的电场，在以 (Q) 为球心的球面上，电场强度大小相等，方向沿半径向外（正电荷）或向内（负电荷）。
- 匀强电场：场强大小和方向处处相同，如平行板电容器间的电场（忽略边缘效应），其电场强度与电压关系为 (E = U/d)（(U) 为电势差，(d) 为沿电场方向的距离）。
- 电场线：为形象描述电场而引入的假想曲线，疏密表示场强大小，切线方向表示场强方向，电场线始于正电荷，止于负电荷，不相交，也不闭合（除特殊情形如磁场中的涡旋电场）。
- 电势差与电势能：
- 电势差：(U{AB} = W{AB}/q)，即两点间电势差等于将电荷从 (A) 点移到 (B) 点电场力做的功与电荷量的比值，电势差与零电势点的选取无关,具有相对性。
- 电势能：电荷在电场中具有的势能，其变化量与电场力做功的关系为 (\Delta Ep = -W{AB})（电场力做功等于电势能的减少量），电势能具有系统性,属于电荷与电场共有。
- 等势面：电场中电势相等的点构成的曲面，等势面与电场线垂直，在等势面上移动电荷，电场力不做功，常见的等势面有点电荷的同心球面、匀强电场中的垂直于电场线的平面等。
- 电容：
- 定义式：(C = Q/U)，表示电容器的电容等于其所带电荷量与两极板间电势差的比值，电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，由电容器的结构决定,与是否带电无关。
- 平行板电容器决定式：(C = \frac{\epsilon S}{4\pi kd})（(\epsilon) 为介电常数，(S) 为极板正对面积，(d) 为极板间距）,可用于分析平行板电容器电容的变化。
磁场
- 磁感应强度：描述磁场强弱和方向的物理量，定义式 (B = F/(IL))（(I) 为电流，(L) 为导线长度），方向为该点磁场方向（即小磁针 (N) 极受力方向），磁感线是封闭曲线，外部从 (N) 极到 (S) 极，内部从 (S) 极到 (N) 极。
- 安培力：通电导线在磁场中受的力，(F = ILB\sin\theta)（(\theta) 为电流方向与磁场方向夹角），应用如电动机、电流表工作原理等，当导线与磁场平行时，安培力为零；垂直时,安培力最大。
- 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受的力，(f = qvB\sin\theta)（(q) 为电荷量，(v) 为电荷运动速度），洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，如质谱仪、电子显像管中电子束的偏转等应用。
电磁感应
- 法拉第电磁感应定律：感应电动势大小与磁通量变化率成正比，即 (E = n\frac{\Delta\Phi}{\Delta t})（(n) 为线圈匝数），若为单匝线圈，则 (E = \frac{\Delta\Phi}{\Delta t})，此定律用于计算感应电动势的大小,适用于各种电磁感应现象。
- 楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可用来判定感应电流的方向，如判断线圈中感应电流方向、导体棒切割磁感线时感应电流方向等。
- 互感与自感：
- 互感：两个相互靠近的线圈，一个线圈中电流变化导致另一个线圈中产生感应电动势的现象，互感现象的应用有变压器、收音机的磁性天线等。
- 自感：由于线圈自身电流变化而在线圈中产生感应电动势的现象，自感系数 (L) 与线圈匝数、大小、形状及有无铁芯有关，自感现象的应用有日光灯镇流器、电磁继电器等；危害是可能产生电火花,造成电路不稳定。
交变电流
- 正弦交流电的表达式：(e = E_m\sin\omega t)（(E_m) 为最大值，(\omega) 为角频率），电流 (i = I_m\sin\omega t)，电压 (u = U_m\sin\omega t)，最大值反映交流电的强弱程度，角频率 (\omega = 2\pi f)（(f) 为频率），周期 (T = 1/f)。
- 有效值：根据电流热效应定义，使交流电与直流电在相同电阻上产生的热量相等，该直流电的值为交流电的有效值，对于正弦交流电，(E_{有效} = Em/\sqrt{2})，(I{有效} = Im/\sqrt{2})，(U{有效} = U_m/\sqrt{2})，通常用电器上标注的电压、电流均为有效值。
- 感抗与容抗：
- 感抗：(X_L = 2\pi fL)，表示电感对交流电的阻碍作用，与频率 (f) 和自感系数 (L) 成正比，频率越高,感抗越大。
- 容抗：(X_C = 1/(2\pi fC))，表示电容对交流电的阻碍作用，与频率 (f) 和电容 (C) 成反比，频率越高,容抗越小。
电磁波
- 麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场相互联系，形成不可分割的电磁场,电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波。
- 电磁波的特点：
- 横波：电磁波的振动方向与传播方向垂直，如光波、无线电波等。
- 传播不需要介质：可在真空中传播，速度为光速 (c = 3×10^8m/s)。
- 具有能量：电磁波的传播伴随着能量的传递，如太阳能的利用、无线电通信中的能量传输等。
- 频率与波长关系：(c = \lambda f)（(\lambda) 为波长，(f) 为频率），不同频率（或波长）的电磁波在真空中传播速度相同，但在同一介质中传播速度可能不同
