1 静电场
静电场是由静止电荷产生的场，是电学的基础概念。理解静电场的性质对于学习电路和电磁学至关重要。
F = k(q₁q₂)/r²
库仑定律 — 描述两个点电荷之间的静电力
- F — 静电力 (N)
- k — 库仑常数 (8.99×10⁹ N·m²/C²)
- q₁, q₂ — 点电荷电量 (C)
- r — 电荷间距离 (m)
E = F/q
电场强度定义
- E — 电场强度 (N/C 或 V/m)
- F — 试探电荷受到的电场力
- q — 试探电荷电量
2 电势与电势能
电势是描述电场能量性质的物理量，电势能是电荷在电场中具有的能量。
φ = Eₚ/q
电势定义
- φ — 电势 (V)
- Eₚ — 电势能 (J)
- q — 电荷电量 (C)
U = Ed
匀强电场中电势差与电场强度的关系
- U — 电势差 (V)
- E — 电场强度 (V/m)
- d — 沿电场方向的距离 (m)
3 导体与电容器
导体在静电平衡时内部电场为零，电容器是储存电荷和电能的重要元件。
C = Q/U
电容定义
- C — 电容 (F)
- Q — 电容器储存的电量 (C)
- U — 两极板间电势差 (V)
C = εS/(4πkd)
平行板电容器电容
- ε — 电介质的介电常数
- S — 极板正对面积 (m²)
- d — 极板间距 (m)
- k — 静电力常量
4 恒定电流
电荷的定向移动形成电流，恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流。
I = Q/t
电流强度定义
- I — 电流强度 (A)
- Q — 通过导体横截面的电量 (C)
- t — 时间 (s)
I = nqSv
电流的微观表达式
- n — 载流子数密度 (m⁻³)
- q — 载流子电荷量 (C)
- S — 导体横截面积 (m²)
- v — 载流子定向移动速率 (m/s)
5 直流电路
直流电路是电学应用的核心，欧姆定律是分析电路的基础。
I = U/R
欧姆定律
- I — 电流 (A)
- U — 电压 (V)
- R — 电阻 (Ω)
R = ρL/S
电阻定律
- R — 电阻 (Ω)
- ρ — 电阻率 (Ω·m)
- L — 导体长度 (m)
- S — 横截面积 (m²)
6 电功率
电功率表示电流做功的快慢，是电路分析中的重要概念。
P = UI = I²R = U²/R
电功率公式
- P — 电功率 (W)
- U — 电压 (V)
- I — 电流 (A)
- R — 电阻 (Ω)
W = UIt = Pt
电功（电能）
- W — 电功 (J 或 kW·h)
- U — 电压 (V)
- I — 电流 (A)
- t — 时间 (s 或 h)