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沪教版物理必修三知识梳理
这是一篇关于沪教版物理必修三知识梳理的思维导图，包括：静电场、电磁场与电磁波初步、电路及其应用。
编辑于2022-06-19 00:10:23
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物理知识梳理
静电场
静电现象 电荷
起电方式
摩擦起电：两种物间相互摩擦而使电子转移的过程
接触起电
带电体和不带电的物体相接触而使后者带电的现象
完全相同的金属球接触起电时电荷量的分配情况
同种
异种
感应起电：通过静电感应使金属导体带电的过程
静电感应：一个带电体靠近一个不带电的导体，该导体靠近带电体一端聚集了与带电体相反的电荷；远离带电体一端聚集了与带电体相同的电荷（现象）
电荷
正电荷“+”：被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷
负电荷“-”：被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷
同种电荷相互排斥；异种电荷相互吸引
电荷量
定义：电荷的多少叫作电荷量，用Q或q来表示
量性：标量（正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值）
单位：单位是库仑，简称库，符号是C（常用：微库）
物体所带电荷量是某个最小电荷量的整倍数
元电荷
定义：物体所带最小电荷量，用e来表示
质子、正电子所带的电荷量与它相同，电性相反
由密立根油滴实验测定，e＝1.60×10 -19 C
电荷守恒定律
电荷从一个物体转移到其他物体，或从物体的一部分转移到其他部分，在转移过程中电荷总量不变
电荷的相互作用 库仑定律
静电力：静止电荷间的相互作用
初步：带电体间距离越小，作用力越大；两电荷的电荷量越大，作用力越大
又叫库仑力
计算
多个点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和
不必将负号代入公式，最后在考虑电荷种类的异同来判断方向
两个点电荷之间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变
库伦扭秤实验
研究方法：控制变量法、微小量放大法
（图示）
结论：电荷间作用力F跟距离r的二次方成反比
库伦定律
真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的大小跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的二次方成反比
点电荷
理想模型
当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可以看作带电的点
作用力方向：两个静止的点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸
（公式）
k叫做静电力常量，k＝9.0×109 N·m²/ C²
适用条件：真空中两个静止的点电荷
单位：库伦
电场力 电场强度
电场
有电荷存在。电荷周围就存在电场
带电体周围空间存在的一种物质，传递电荷间相互作用
静电场：相对观察者静止的电荷产生的电场
电场力：对放入电场中的电荷有力的作用
描述：电场线（假想曲线）
特点
不闭合曲线，电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷
在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性
电场线越密的地方电场强度越大
方向
曲线上每一点切线方向与正电荷在该点所受电场力方向相同；与负电荷在该点所受电场力的方向相反
常见
点电荷的电场线
正点电荷
负点电荷
等量点电荷的电场线
场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷
试探电荷：电荷量和体积很小的点电荷，电荷量小，是为了把它放入后不影响场源电荷的电场；体积很小，是为了便于它研究电场各点的性质
电场强度
放入电场中某点的电荷所受电场力和其电荷量之比，用E表示
描述电场的力的性质的物理量
（公式：比值定义法）
适用范围：一切电场
F的方向取决于电场的方向和点电荷q的正负
定义式
单位： N/C，读作牛每库
量性：矢量，方向跟正电荷在该点所受电场力方向相同
由电场本身决定的物理量，与试探电荷置入电场与否无关
真空中点电荷产生电场
若q为正电荷，电场强度的方向远离q；若q为负电荷，电场强度的方向指向q
决定式
电场叠加原理
电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和
匀强电场
各处电场强度大小相等，方向相同的电场
电场线：相互平行，疏密相同的直线
相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可以看作匀强电场
电势能 电势
电势能
静电力做功：在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关
电荷在电场中具有的势能，用Ep 表示
量性：标量
单位：焦耳，符号J
（公式）
电场力做正功电势能减小
电场力做负功电势能增加
WAB=-△EpA
电势能在数值上等于把此电荷从该点移动到电势能为零处电场力所做的功
电势能具有相对性，与零势能参考面的选择有关（一般规定电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0）
电势
在电场中任意一点电荷的电势能和它所带的电荷量之比，用φ表示
（公式）
单位是伏特，符号是V，1V ＝ 1J/C
量性：标量，只有大小没有方向，但有正负值
由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关
规定了零势点之后，才能确定电场中各点的电势（常取离场源电荷无限远或大地表面的电势为零）
判断电势高低
沿电场线方向，电势逐渐降低
由φ＝Ep/q进行计算，Ep、q均带各自的正负号
离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低
对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高
等势面（假想）
电场中电势相同的各点构成的面
方向：高等势面指向低等势面，电场线和等势面垂直
在电场线密集的地方，等差等势面密集;在电场线稀疏的地方，等差等势面也稀疏
常见
匀强电场等势面
点电荷等势面
等量异号、同号等势面
特点
带电粒子在电场中的运动
电势差
电场中电势大小会随电势零点改变，但两点间电势之差不改变
电场中两点电势之差，也叫电压
（公式）
量性：标量，只有大小，没有方向，有正负
单位：伏，简称伏，符号V
静电力做功与电势差的关系
电场中任意两点之间的电势差数值上等于移动单位正电荷电场所做的功
匀强电场中电场强度和电势差的关系
匀强电场中电场强度数值上等于沿电场线方向单位距离上降低的电势
适用：匀强电场
带电粒子在电场中的运动
（公式）
电容 电容器
电容器
储存电能和电荷的装置
容量固定：电解电容器、磁片电容器
容量可变
平行板电容器：两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘的电介质组成
充电：两极板分别带上等量异号电荷，每个极板所带电荷量的绝对值叫做电容器所带的电荷量
放电：用导线将充电的电容器两极接通，两极电荷中和的过程
电容
电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比，用C表示
（公式）
单位：法拉，简称法，用F表示
物理意义：描述电容器存储电荷的本领
击穿电压
家在电容器两极板上的电压超过某个极限数值，电介质将变成导体，这种现象称为电介质击穿，导致电容器损坏
额定电压
电容器长期工作时所能承受的电压
超级电容器
容量高，寿命长，充电时间短，高效率，低污染
静电的利用与防范
利用
静电除尘
静电喷雾
静电复印
防范
良好接地
工艺控制
使用避雷针
电磁场与电磁波初步
磁现象 磁感线
同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引
磁性：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质
磁体： 具有磁性的物体
磁极： 磁体中磁性最强的区域（小磁针静止时指南的磁极叫南极，指北的磁极叫做北极）
磁化： 一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性的现象
消磁： 当磁化后的材料，受到了外来的能量的影响，比如加热、冲击， 其中的各磁畴的磁矩方向会变得不一致，磁性就会减弱或消失
天然磁石：四氧化三铁
永久磁铁：铷磁铁
磁现象
磁场
磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质
方向：小磁针静止时N极所指的方向
磁感线
特点
磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱
是闭合曲线，在磁体外部由N极到S极，在磁体内部由S极到N极
不能相交，不能相切，也不能中断
常见
地磁场
地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近
地磁两极与地理两极不完全重合
磁偏角：地球表面水平放置的指南针静止时N极所指的方向与地球北极方向之间的夹角
电流的磁场 磁感应强度
电流磁效应
奥斯特实验
右手螺旋定则
通电直导线
用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向
“·”表示垂直纸面向外；“X”表示垂直纸面向里
磁场特点：以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀 疏，磁场越弱
环形电流
让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向
磁场特点：环内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
让右手弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇 指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向
通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加（大拇指指向螺线管N极）
磁场特点：内部为匀强磁场且比外部强，内部由S极指向N极，外部类似条 形磁铁，由N极指向S极
安培分子电流假说
磁铁和电流的磁场本质上都是由运动的电荷产生的
影响通电导线受力的因素
保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小
结论：电流越大，通电导线受力越大（F∝I）
保持电流不变，改变导线通电部分的长度
结论：长度越长，通电导线受力越大（F∝L）
电流越大，导线所受的磁场力越大 。导线越长，导线 所受的磁场力越大
磁感应强度
物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量
定义：在导线与磁场垂直的情况下，所受的磁场力 F（F为最大力） 跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫磁感应强度
公式
电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流 I 与导线长度 l 的乘积 IL叫作电流元（理想模型）
单位：特斯拉，简称特，符号是T，1T=1N/（A*m）
量性：矢量，磁感应强度的方向与该点磁场方向相同，即为该点小磁针N极受力方向或该点静止小磁针N极所指的方向
对磁感应强度的理解
B、L两者垂直，B为匀强磁场的磁感应强度；此时通电导线受到磁场力为 最大
当B、L平行时导线受磁场作用力为零
当B、L成任意角时，力F在最大值与0之间
磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL称为“电流 元”，相当于静电场中的“试探电荷”
匀强磁场
磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀 强磁场
匀强磁场的磁感线用一些间隔相等的平行直线表示
常见的匀强磁场
距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以认为是 匀强磁场
通电螺线管内部的磁场
两个平行放置的通电线圈之间的匀强磁场
磁通量 电磁感应现象
磁通量
物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。对于同一个平面，当它 跟磁场方向垂直时，磁通量最大。当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零
定义：设在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为，我们把与的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，用字母表示
公式
单位：韦伯，符号是Wb，1Wb=1Tm²
量性：标量，但有正、负，当以磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值， 则磁感线从此面穿出时即为负值
适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直
有效面积：Scosθ，面积S在垂直 于磁感线方向的投影
磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数，当有方向相反的两簇条 数相同的磁感线穿过某面积时，该面积上的磁通量为零
线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关
电磁感应现象
由磁产生的现象（法拉第发现）
产生的电流叫做感应电流
条件：只要通过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体路中就会产生感应电流
应用于发电
电磁场与电磁波
电磁场
交替变化的电场和磁场相互联系，形成一个不可分离的统一的场（麦克斯韦指出）
电磁波
电磁场这样由近及远地传播
应用
卫星通信
微波加热
遥控和自动控制
无线射频识别技术
医疗设备
雷达
与光的关系
光具有“波粒二象性”，既能像波一样传播，有时又表现出粒子的特征
推进人类进步
电路及其应用
简单串联、并联组合电路
常见电路元件
小型电动机 电感器 电容器 电阻器 三极管 二极管
各种元器件连接在一起形成电路
集成电路：微型电子器件或部件
电源
能把自由电子从正极搬到负极的装置
作用：保持导体两端的电势差，使电路有持续的电流
电流
热运动速度+漂移速度（矢量和）
自由电子做永不停息的无规则热运动
漂移速度：在电场力作用下获得逆电场方向的速度，从而使电子获得沿加速度方向的速度
形成条件
导体两端存在电压
存在可以自由移动的电荷
微观表达式
I=nesv
n单位体积内分子数，s导体横截面积，v电子运动速率，e电子带电量
电流如何形成？
通过导体某一横截面的电荷量Q与所用时间t之比称为电流， 用符号I表示
（表达式）
方向：正电荷的运动方向为电流的方向
量性：标量
单位
国际单位：安培（A） 1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
电压
电流方向上两点间的电势差
表达式：U=IR
单位：伏特，简称伏，符号V
串联、并联组合电路
将电器同时采用串联和并联的方式组合起来形成的电路
欧姆定律
（表达式）
适用范围：纯电阻电路（电能全部转化为内能）； 金属导体或电解液（气体和半导体不适用）
伏安特性曲线
串联
把几个导体元件依次首尾相连的方式
特点
串联电路各处的电流相同
总电压等于各部分电路电压之和
总电阻等于各部分电阻之和
总电功率等于各部分电功率之和
各电阻分压之比
各电阻功率之比
并联
把几个元件的一端连在一起另一端也连在一起，然后把两端接入电路的方式
特点
并联电路的总电流等于各支路的电流之和
总电压与各支路的电压相等
的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和
总电功率等于各部分电功率之和
各支路电流
各电阻功率之比
电阻定律
电阻
定义：在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小，导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大
物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小
（表达式）
比值法
量性：标量
单位：欧姆Ω（1Ω=1V/A 1MΩ =103kΩ=106Ω）
影响导体电阻的因素
实验
目的：探究电阻与导体的长度、横截面积、材料之间的定量关系
原理：根据串联电路导体两端电压与它们的电阻成正比，用电压表分别测量 a、b、c、d 两端的电压，得到电阻之比。进而得出长度、横截面积和材料与导体电阻的关系
器材：开关、电源、电压表（或多用电表）、导线、滑动变阻器、直径为0.35mm和0.25mm的镍铬丝、直径为0.35mm的铁铬丝
研究方法：控制变量法
实验电路
结论：导体的电阻跟长度成正比，跟横截面积成反比，还跟 材料有关
电阻定律
同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比，与它的横截面积 成反比；导体电阻与构成它的材料有关
表达式
常见
电阻率
反映材料导电性能好坏的物理量
由材料和温度决定，与L、S无关
单位：欧·米（Ω ∙ m）
不同材料的导体电阻率不同
纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大
金属材料的电阻率随温度的升高而增加
特点
电阻率与温度的关系
金属
电阻温度计
半导体
热敏电阻 光敏电阻
半导体的导电性能具有可控性
合金： 有些几乎不随t变化
标准电阻
（超导体：某些材料当温度降低到一定温度时）
电阻器：用导体材料制成的，在电路中对电流起一定阻碍作用的电子元件
测量金属丝的电阻率
决定式
L；测量导体的长度
S：测量导体的横截面积
R：测量导体的电阻
长度测量工具
游标卡尺
原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标 尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm
精度：对应关系为10分度 0.1 mm，20分度 0.05 mm，50分度 0.02mm
读数：若用表示由主尺上读出的整毫米数，表示从游标尺上读出与主 尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果为：（ X＋K×精度）mm
使用
读数规则：主尺刻度（整mm值）+游标刻度（小于整mm值）
读数=主尺整mm值+精确度×游标尺的对齐刻度数
螺旋测微器
原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为 0.01 mm，旋钮每旋转一周，前进或后退0.5 mm，而可动刻 度上的刻度为50等份，每转动一小格，前进或后退0.01 mm， 即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位 上，因此，螺旋测微器又叫千分尺
读数：测量时，被测物体长度的整毫米数由固定刻度读 出，小数部分由可动刻度读出
测量值（mm）＝固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是 否露出）＋可动刻度数（估读一位）×0.01（mm）
使用方法
测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器
在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出
读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”
当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出现起点误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉起点误差的数值
实验
原理
用伏安法测出金属丝的电阻
由电阻定律计算
测量
毫米刻度尺 ：测定金属丝的长度（接入电路的）
电阻丝直径
电流表、电压表 ：测定金属丝的电流和电压，计算电阻
误差分析
金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来 源之一
金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差
由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误 差
注意
测量金属丝的有效长度，是指测量金属丝接入电路的两个端点之间的长度， 即电压表两端点间的金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值
测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值
闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在接入电路的电阻值最大的 位置
在用伏安法测电阻时，通过金属丝的电流I不宜过大(电流表用0.6 A量程)， 通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大
多用电表
一种集测量电压，电流，电阻于一体的多用途电表
指针式
刻度盘、旋转式选择开关、调零旋钮和红黑表笔插孔等
数字式
主流
液晶显示屏，电源开关，功能旋钮，若干表笔插孔有公共插孔，插入黑表笔
使用
使用前检查外壳是否损坏及是否正常供电
测量完成后，旋钮应旋至off档或旋至交流高压档并关闭电源；长期不用应取出电池
选合适量程，可测电压、电流、电阻
闭合电路欧姆定律，电源电动势及内阻
闭合电路:由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路
外电路:用电器和导线组成的电路是外电路
电流方向由正极流向负极
对电流的阻碍作用叫做外电阻，用R表示
两端电压称为外电压，也叫做端电压，是电源正负极两端的电压
内电路:电源内部是内电路
电流方向为负极流向正极
对电流的阻碍作用叫做内电阻，简称内阻，用r表示
两端的电压称为内电压
能把负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极，所以能让外电路维持稳定的电流
把正电荷从负极搬运到正极的过程中非静电力做功，电荷的电势能增加
电源是通过非静电力做功，把其他形式的能转化为电势能的装置
电动势
电源电动势：内外电压之和
E=U内+U外
物理意义:描述电源把其它形式的能转化为电能的本领的物理量
定义:在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势
表达式（比值定义法）
E表示电动势:w是非静电力做功;q表示电荷量
电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功
单位:功W的单位是焦耳(J)，电荷量q的单位是库仑(C)，电动势E的单位与电势、电压的单位相同，是伏特(V)
电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关
闭合电路欧姆定律
在闭合电路中电流与电源电动势成正比，与内、外电阻之和成反比
在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低
在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。内电路一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低;另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”
路端电压与负载的关系
当外电路断开时
R→∞，I=0，U内=0，U外=E
当电源两端短路时
R=0，I=E/r，U=0,U内=E
绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起
闭合电路欧姆定律的图象
在纵轴上的截距表示电源的电动势E 在横轴上的截距表示电源的短路电流 图象斜率的绝对值表示电源的内阻
电源电动势和内阻的测量
原理：E=U+Ir
方法
公式 方程求解
画图像
注意读数速度要快
串联电池组
E串=nE
r串=nr
并联电池组
E并=E
r并=r/n
电功，电功率及焦耳定律
电能转化成其他形式的能的过程，实际上就是电流做功的过程
电功
电流所做的功，用W表示
实质上是导体中的电场对自由电荷作用力做的功
公式：W=qU=UIt
单位：焦耳，简称焦，符号J
电功率
电流所做的功与完成这些功用的时间之比，用P表示
公式：P=UI
单位：瓦特，简称瓦，符号W
焦耳定律
电流通过导体产生的热量与电流的二次方、导体的电阻和通电的时间成正比
公式：Q=I²Rt
电热（焦耳热）：电流流过导体时产生的热量
热功率：电流通过导体产生的热量与所用时间之比
P=Q/t=I²R
纯电阻电路
电路将消耗的电能全部用于发热
W=Q
非纯电阻电路
欧姆定律不再适用
W>Q
家庭电路
主要包括供电线路、电能表、总开关、低压断路器、插座、开关、用电器
均并联
低压断路器：过载、短路保护
导线：长时间通电时能承受的最大安全电流要大
故障
短路
断路
过载
漏电
连接错误
常用多用电表检测