在物理学中，电学是研究电荷、电流及其相关现象的重要分支。从基础的电路分析到复杂的电磁波传播，电学公式贯穿了我们对自然界的理解。以下是一些常见的电学公式，它们帮助我们解决各种实际问题。

1. 库仑定律

库仑定律描述了两个静止点电荷之间的相互作用力：

\[ F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} \]

其中 \( F \) 是电荷间的静电力，\( q_1 \) 和 \( q_2 \) 分别为两电荷的电量，\( r \) 是两点电荷之间的距离，\( k \) 是库仑常数（约为 \( 9 \times 10^9 \, \text{Nm}^2/\text{C}^2 \)）。

2. 电场强度

电场强度 \( E \) 表示单位正电荷所受的电场力：

\[ E = \frac{F}{q} \]

对于点电荷产生的电场，其表达式为：

\[ E = k \frac{|q|}{r^2} \]

3. 电势与电势差

电势 \( V \) 定义为单位正电荷在电场中移动时电场力所做的功：

\[ V = \frac{W}{q} \]

电势差 \( \Delta V \) 则表示两点间电势的差异：

\[ \Delta V = V_2 - V_1 \]

4. 欧姆定律

欧姆定律描述了导体中的电流与其两端电压的关系：

\[ I = \frac{V}{R} \]

其中 \( I \) 是电流强度，\( V \) 是电压，\( R \) 是电阻。

5. 电阻率与电阻

电阻 \( R \) 的计算公式为：

\[ R = \rho \frac{l}{A} \]

其中 \( \rho \) 是材料的电阻率，\( l \) 是导体长度，\( A \) 是导体横截面积。

6. 功率与能量

电功率 \( P \) 描述单位时间内电能的消耗或产生：

\[ P = IV \]

总电能 \( W \) 可以通过功率积分得到：

\[ W = Pt \]

7. 焦耳定律

焦耳定律用于计算电流通过导体时产生的热量：

\[ Q = I^2 R t \]

这些公式构成了电学的基础框架，广泛应用于电子工程、电路设计以及日常生活中。掌握这些公式不仅能加深对物理规律的理解，还能帮助我们在实践中解决问题。