Магнитный поток в ЕГЭ по физике: теория, задачи и разбор

Магнитный поток в ЕГЭ по физике — величина Φ = B·S·cos α, которая показывает, сколько линий индукции пронизывает контур; от её изменения зависит ЭДС индукции. В кодификаторе ФИПИ 2027 это элемент 3.4.1. Отдельного номера у потока нет, его считают по ходу решения в заданиях 12, 14, 21 и 25.

Суть простыми словами

Представь рамку в потоке воды: чем больше воды проходит сквозь неё, тем больше поток. С магнитным полем так же: магнитный поток Φ показывает, как много линий индукции B проходит через контур площадью S.

Формула: Φ = B·S·cos α. Единица — вебер: 1 Вб = 1 Тл · 1 м².

Угол α отсчитывают между вектором B и нормалью — перпендикуляром к плоскости рамки. Поэтому:

• рамка поперёк линий (нормаль вдоль B): α = 0, Φ = B·S — максимум;
• рамка вдоль линий (нормаль ⟂ B): α = 90°, Φ = 0;
• рамка повёрнута на 180°: Φ меняет знак.

Поток — алгебраическая величина: он может быть положительным и отрицательным.

Меняется поток тремя способами: изменением B, площади S или угла α. Именно скорость этих изменений входит в закон Фарадея ℰ = −ΔΦ/Δt.

Где встречается на экзамене

Тема входит в раздел 3.4 «Электромагнитная индукция». Отдельной строкой элемент 3.4.1 в плане ФИПИ 2027 не назван, но без потока не решить ни закон Фарадея в №12, ни номера 14, 21 и 25, которые берут весь раздел «Электродинамика».

• 12 задание егэ физика — базовый номер на 1 балл; в его строке плана стоит закон Фарадея (3.4.3), а ЭДС по нему считают через изменение потока.
• 14 задание егэ физика — верные утверждения по опыту или графику изменения потока, 2 балла.
• 21 задание егэ физика — качественная задача на 3 балла: что произойдёт с потоком и током при вращении рамки или движении магнита.
• 25 задание егэ физика — расчётная задача высокого уровня на 3 балла: поток и ЭДС при заданном графике Φ(t) или B(t).

Где ошибаются

1. Берут угол с плоскостью, а не с нормалью. Тогда cos меняется на sin. Проверка: рамка поперёк линий должна давать максимум потока.
2. Неверно переводят площадь. 1 см² = 10⁻⁴ м², поэтому 200 см² — это 0,02 м². Если поделить на 100, как для длины, выйдет 2 м², и поток окажется в 100 раз больше.
3. Путают поток и ЭДС. Большой поток не даёт ЭДС, если он не меняется. ЭДС — это наклон графика Φ(t), а не его значение.
4. Теряют знак при повороте. При повороте на 180° cos α меняет знак. Если рамка стояла поперёк линий, поток меняется с B·S на −B·S, и ΔΦ = 2·B·S, а не ноль.
5. Подставляют поток одного витка в ЭДС всей катушки. Для катушки ℰ = N·|ΔΦ|/Δt, где Φ — поток через один виток.

Шпаргалка за 30 секунд

Следующий шаг: покрути рамку и магнит в наглядном тренажёре по индукции, затем вернись к теме электромагнитная индукция и реши 12 задание егэ физика. Если угол с нормалью всё ещё путается, разбери его с преподавателем на пробном занятии по физике.