物理电磁学是高考的重要考点之一，涵盖了多个章节和知识点,以下是对高中物理电磁学考点的详细梳理：
静电场
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电荷与库仑定律
- 电荷：自然界存在正、负两种电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，电荷守恒定律是电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，元电荷是指最小的电荷量，$e = 1.6 \times 10^{-19}C$,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。
- 库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，表达式为$F = k\frac{Q_1Q_2}{r^2}$，k$是静电力常量，约为$9.0 \times 10^{9}N \cdot m^{2}/C^{2}$。
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电场强度与电场线
- 电场强度：定义式为$E = \frac{F}{q}$，适用于任何电场，其方向规定为正电荷在该点受力的方向，真空中的点电荷的场强为$E = k\frac{q}{r^{2}}$，匀强电场的场强为$E = \frac{U}{d}$。
- 电场线：是人们为了形象描述电场而假想的线，电场线的密（疏）程度表示场强的强（弱），电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向，匀强电场中的电场线是方向相同、距离相等的互相平行的直线，电场线起始于正电荷，终止于负电荷,且电场中任何两条电场线都不相交。
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电势能与电势
- 电势能：电荷在电场中具有的电势能与电荷量的比值，定义式为$\varphi = \frac{E_{p}}{q}$，电势是标量，有正负之分，其正负表示大小,即相对于参考点的电势高低。
- 电势差：电场中两点间电势的差值叫电势差，也叫电压，公式为$U = \varphi{A} - \varphi{B}$，匀强电场中电势差与电场强度的关系为$U = Ed$（$d$为沿电场方向两点间的距离）。
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电容
- 定义：电容器所带电荷量$Q$与两极板间的电势差$U$的比值叫电容，定义式为$C = \frac{Q}{U}$，平行板电容器的电容公式为$C = \frac{\varepsilon S}{4\pi kd}$（$S$为两极板正对面积，$d$为两极板间距离，$\varepsilon$为介电常数）。
- 带电粒子在电场中的运动：带电粒子在电场中会受到电场力的作用，加速度$a = \frac{Eq}{m}$，若初速度方向与电场方向在同一直线上，粒子将做匀变速直线运动；若初速度方向与电场方向垂直,粒子将做类平抛运动。
恒定电流
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电流与电阻
- 电流：电荷的定向移动形成电流，定义式为$I = \frac{Q}{t}$，单位是安培（$A$），电流的微观表达式为$I = nqSv$（$n$为导体单位体积内的自由电荷数，$q$为自由电荷的电荷量，$S$为导体的横截面积，$v$为自由电荷的定向移动速率）。
- 电阻定律：导体的电阻$R$与导体的长度$l$成正比，与导体的横截面积$S$成反比，还与导体的材料有关，即$R = \rho\frac{l}{S}$（$\rho$为电阻率，是反映材料导电性能的物理量）。
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欧姆定律
：导体中的电流$I$跟它两端的电压$U$成正比，跟它的电阻$R$成反比，即$I = \frac{U}{R}$，适用于金属导体和电解质溶液等纯电阻电路，对于非线性元件（如二极管、晶体管等）不适用。
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电功与电功率
- 电功：电流做功的实质是电场力对电荷做功，公式为$W = UIt$（普遍适用），也可推导出$W = I^{2}Rt$（适用于纯电阻电路）。
- 电功率：单位时间内电流所做的功叫电功率，$P = UI$（普遍适用），对于纯电阻电路，还可表示为$P = I^{2}R$或$P = \frac{U^{2}}{R}$。
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焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的二次方、导体的电阻以及通电时间成正比，即$Q = I^{2}Rt$,无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路都适用。
磁场
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磁场的描述
- 磁感应强度：描述磁场强弱和方向的物理量，定义式为$B = \frac{F}{IL}$（$L$为通电导线在磁场中的长度，$I$为电流，$F$为导线所受的安培力），单位是特斯拉（$T$），磁感线是闭合的曲线，其疏密程度表示磁场的强弱,切线方向表示磁场方向。
- 安培力：通电导线在磁场中受到的力，公式为$F = BIL\sin\theta$（$\theta$为电流方向与磁场方向的夹角）,方向由左手定则判断。
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洛伦兹力
- 定义：运动电荷在磁场中受到的力，公式为$f = qvB\sin\theta$（$\theta$为电荷运动方向与磁场方向的夹角），方向也由左手定则判断，洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直,不做功。
- 带电粒子在磁场中的运动：当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时，粒子做匀速圆周运动，向心力由洛伦兹力提供，即$qvB = \frac{mv^{2}}{r}$，可得半径$r = \frac{mv}{qB}$，周期$T = \frac{2\pi m}{qB}$，当速度方向与磁场方向不垂直时,粒子做螺旋状运动。
电磁感应
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电磁感应现象与条件
- 现象：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电流,这种现象叫电磁感应。
- 条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，即$\Delta\varPhi eq 0$。
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法拉第电磁感应定律：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即$E = n\frac{\Delta\varPhi}{\Delta t}$（$n$为线圈匝数）。
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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，楞次定律可用来判断感应电流的方向，具体方法是先确定原磁场方向、原磁通量的变化情况，再根据“增反减同”判断感应电流的磁场方向,最后由安培定则确定感应电流方向。
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右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在一个平面内，让磁感线垂直进入手心，拇指指向导体运动的方向，四指所指的方向就是感应电流的方向,右手定则是楞次定律在导体切割磁感线运动产生感应电流情况下的具体应用。
交变电流
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正弦式交变电流
- 描述：用函数式$e = E{m}\sin\omega t$、$u = U{m}\sin\omega t$、$i = I{m}\sin\omega t$描述，E{m}$、$U{m}$、$I{m}$分别为电动势、电压、电流的最大值，$\omega$为角频率，单位是弧度/秒（rad/s）。
- 有效值：根据电流的热效应来规定，让交流和直流通过相同阻值的电阻，若在相同时间内产生的热量相等，则该直流的值为交流的有效值，正弦式交变电流的有效值与最大值的关系为$E = \frac{E{m}}{\sqrt{2}}$，$U = \frac{U{m}}{\sqrt{2}}$，$I = \frac{I_{m}}{\sqrt{2}}$。
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电感和电容对交变电流的影响
- 电感：电感对交变电流有阻碍作用，其阻碍作用的大小用感抗表示，感抗与线圈的自感系数和交变电流的频率有关，公式为$X_{L} = 2\pi fL$。
- 电容：电容对交变电流也有阻碍作用，其阻碍作用的大小用容抗表示，容抗与电容和交变电流的频率有关，公式为$X_{C} = \frac{1}{2\pi fC}$。
电磁波
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麦克斯韦电磁场理论
- 变化的磁场产生电场：变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它是由变化的磁场产生的,其电场线是闭合的。
- 变化的电场产生磁场：变化的电场也会在空间激发磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场,周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。
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电磁波的特点
- 横波：电磁波是横波,其电场强度和磁感应强度的振动方向都与波的传播方向垂直。
- 传播不需要介质：电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，在真空中，电磁波的传播速度等于光速，即$c = 3 \times 10^{8}m/s$。
