物理电磁学是高考的重要板块，涵盖电场、电路、磁场、电磁感应等多个核心知识模块，以下从概念、规律、实验和应用层面对电磁学考点进行系统梳理,帮助考生构建完整知识体系。
电场与电场力
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库仑定律
真空中点电荷间的相互作用力与电荷量乘积成正比，与距离平方成反比，即 ( F = k \frac{Q_1 Q_2}{r^2} )，适用条件为静止的点电荷,且需注意电荷的正负对引力或斥力的影响。 -
电场强度与电场线
电场强度 ( E = \frac{F}{q} )，方向为正电荷受力方向，电场线从正电荷出发终止于负电荷，其疏密表示场强大小，匀强电场中，电场强度与电势差的关系为 ( E = \frac{U}{d} )，( d ) 为沿电场方向的距离。 -
电势与电势能
电势 ( \phi = \frac{Ep}{q} )，电势差 ( U{AB} = \phi_A - \phi_B )，电场力做功与路径无关，仅与初末位置电势差有关，即 ( W = qU )，等势面与电场线垂直,带电粒子在等势面间移动时动能与电势能相互转化。 -
带电粒子在电场中的运动
- 加速问题：由动能定理 ( qU = \frac{1}{2} mv^2 )，可计算粒子经过电势差后的速率。
- 偏转问题：平行板电容器中，粒子做类平抛运动，偏移量 ( y = \frac{1}{2} \frac{qU}{md} t^2 ),结合运动学公式分析轨迹。
电路与电磁能量
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闭合电路欧姆定律
路端电压 ( U = E - Ir )，( E ) 为电源电动势，( r ) 为内阻，当外电阻 ( R = r ) 时,电源输出功率最大。
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串并联电路特点
- 串联：电流相等，电压分配与电阻成正比，总电阻 ( R_{\text{总}} = R_1 + R_2 )。
- 并联：电压相等，电流分配与电阻成反比，总电阻 ( \frac{1}{R_{\text{总}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} )。
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电功率与焦耳定律
电功率 ( P = UI )，热功率 ( P_{\text{热}} = I^2 R )，纯电阻电路中，电能全部转化为内能；非纯电阻电路（如电动机）需区分输入功率与输出功率。
磁场与洛伦兹力
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安培力与洛伦兹力
- 安培力：通电导线在磁场中受的力 ( F = BIL \sin\theta )，方向由左手定则判断。
- 洛伦兹力：带电粒子在磁场中受的力 ( f = qvB \sin\theta )，方向始终垂直于速度方向,不做功。
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带电粒子在磁场中的运动
- 匀速圆周运动：半径 ( r = \frac{mv}{qB} )，周期 ( T = \frac{2\pi m}{qB} )，与速度无关。
- 有界磁场中的临界问题：需分析粒子是否穿出磁场边界,结合几何关系计算运动时间或位移。
电磁感应与楞次定律
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感应电流的产生条件
闭合回路磁通量变化时产生感应电流，计算公式为 ( E = n \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} )，若回路不闭合,则产生感生电动势。 -
楞次定律与右手定则
- 楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化。
- 右手定则：适用于导体切割磁感线的情况，掌心方向为磁感线方向，拇指方向为导体运动方向,四指方向为电流方向。
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动生电动势与感生电动势
- 动生电动势：由导体运动引起，如 ( E = BLv \sin\theta )。
- 感生电动势：由磁场变化引起,如线圈在变化磁场中的电动势。
电磁综合应用
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电磁流量计与霍尔效应
- 电磁流量计：利用 ( Q = vS ) 和 ( v = \frac{E}{B} ) 推导流量公式。
- 霍尔效应：载流子在磁场中偏转形成电势差,用于材料特性分析。
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电磁振荡与麦克斯韦方程组
- 电磁振荡：LC电路的周期 ( T = 2\pi \sqrt{LC} )，能量在电场能与磁场能间周期性转换。
- 麦克斯韦方程组：揭示电场、磁场与电荷、电流的关系,是电磁学的理论基础。
实验与探究
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电阻测量方法
- 伏安法：根据 ( R = \frac{U}{I} )，需注意电流表内接或外接的选择（内接用于大电阻，外接用于小电阻）。
- 多用电表测电阻：欧姆表刻度不均匀,换挡后需重新调零。
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电源电动势与内阻测定
- 实验原理：通过闭合电路欧姆定律 ( U = E - Ir )，绘制 ( U-I ) 图线，斜率为 ( -r )，截距为 ( E )。
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示波器与传感器应用
- 示波器：用于观察电信号波形，需调节扫描频率与同步旋钮。
- 传感器：如光敏电阻、热敏电阻等,将非电学量转化为电学量进行测量。
