Global EE

Задание 12 ЕГЭ по физике: магнитное поле — теория, практика, разбор

В банке 301 задач этого номера с видеоразборами. Ответ — число.

Где ошибаются

  1. Складывают изменения вместо перемножения. F = IBl·sinα. Длина проводника в 4 раза больше, индукция в 2 раза меньше: 4 · (1/2) = 2. Ответ демо — в 2 раза.
  2. Забывают про угол. Формула силы Ампера содержит sinα, где α — угол между проводником и вектором B. В демо проводник перпендикулярен линиям индукции, sinα = 1, поэтому множитель не меняется. Если угол не 90°, его надо учитывать.
  3. Путают силу Ампера и силу Лоренца. Первая действует на проводник с током, вторая — на заряженную частицу: F = qυB·sinα. Направление в обоих случаях находят по правилу левой руки.
  4. Теряют знак «минус» в законе Фарадея. ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока со знаком минус: знак выражает правило Ленца, индукционный ток противодействует изменению потока.
  5. Не возводят в квадрат ток. Энергия магнитного поля катушки пропорциональна квадрату тока: ток вдвое больше — энергия в 4 раза больше.

Шпаргалка за 30 секунд

Сила Ампера

Как узнать
«проводник с током в поле»
Приём
F = IBl·sinα. Демо: l ×4, B ×(1/2) ⇒ F ×2
Ловушка
не учитывают sinα

Сила Лоренца

Как узнать
«частица влетает в поле»
Приём
F = qυB·sinα, направление — левая рука
Ловушка
знак заряда: для отрицательной частицы направление обратное

Электромагнитная индукция

Как узнать
«поток изменяется», «ЭДС в контуре»
Приём
ЭДС = −ΔΦ / Δt
Ловушка
теряют знак «минус» (правило Ленца)

Индуктивность

Как узнать
«катушка», «самоиндукция»
Приём
Φ = LI, энергия поля катушки LI² / 2
Ловушка
ток не возводят в квадрат

Изменение в k раз

Как узнать
«увеличить в 4 раза, уменьшить в 2»
Приём
считай отношение коэффициентов
Ловушка
складывают вместо умножения

Следующий шаг: посмотри на силу Ампера в опыте — тренажёр «Сила Ампера и электромагнит», а индукцию — в тренажёре «Электромагнитная индукция». Затем разбери 13 задание ЕГЭ физика. Пройти магнетизм вместе с преподавателем можно на пробном занятии по физике.

Разбираем вместе

Видеоразбор 1

ID: 00025895

На рисунке приведён график зависимости силы тока I в катушке от времени t . Индуктивность катушки равна 0,8 Гн. Определите модуль ЭДС самоиндукции в промежутке времени от 1 до 5 с. Ответ дайте в В.

Источник: ФИПИ

Видеоразбор 2

ID: 00025891

На рисунке приведён график зависимости силы тока I от времени t в катушке, индуктивность которой 1 мГн. Определите модуль ЭДС самоиндукции в катушке в интервале времени от 15 до 20 с.

мкВ

Источник: ФИПИ

Видеоразбор 3

ID: 00025889

В катушке индуктивностью 1 мГн сила тока в течение 0,1 с равномерно возрастает от 0 до некоторого конечного значения. При этом в катушке наблюдается ЭДС самоиндукции, модуль которой равен 0,2 В. Определите конечное значение силы тока в катушке. Ответ дайте в А.

Источник: ФИПИ

Подтемы этого номера

Примеры заданий с ответами15

Пример 1

ID: 00051618

На рисунке приведён график зависимости силы тока $I$ от времени $t$ в электрической цепи, индуктивность которой равна 2,8 мГн. Определите модуль ЭДС самоиндукции, возникающей в цепи в интервале времени от 4 до 8 с.

Ответ дайте в мкВ.

Источник: Сборник Демидовой 2027

Пример 2

ID: 00051509

На рисунке приведён график зависимости силы тока $I$ от времени $t$ в электрической цепи, индуктивность которой равна 2,4 мГн. Определите модуль ЭДС самоиндукции, возникающей в цепи в интервале времени от 0 до 4 с.

Ответ дайте в мкВ.

Источник: Сборник Демидовой 2027

Пример 3

ID: 00051245

Два прямолинейных проводника помещены в однородные магнитные поля перпендикулярно линиям магнитной индукции. Первый проводник длиной $L$ помещён в поле, модуль индукции которого равен $B$, а второй, длиной $2L$, — в поле, модуль индукции которого равен $\dfrac{1}{4}B$. По первому проводнику протекает ток по величине в 2 раза меньше, чем по второму. Чему равно отношение $\dfrac{F_2}{F_1}$ модулей сил Ампера, действующих на проводники?

Источник: Сборник Демидовой 2027

Пример 4

ID: 00051244

Два прямолинейных проводника помещены в однородные магнитные поля перпендикулярно линиям магнитной индукции. Первый проводник длиной $L$ помещён в поле, модуль индукции которого равен $B$, а второй, длиной $2L$, — в поле, модуль индукции которого равен $\dfrac{1}{5}B$. По проводникам протекают токи, одинаковые по величине. Чему равен модуль силы Ампера $F_2$, действующей на второй проводник, если на первый проводник действует сила Ампера, равная по модулю $F_1 = 5$ мН?

Ответ дайте в мН.

Источник: Сборник Демидовой 2027

Пример 5

ID: 00051243

За время $\Delta t = 0{,}4$ с сила электрического тока в катушке индуктивностью 8 мГн равномерно изменяется от значения 5 А до нуля. Определите модуль ЭДС самоиндукции в катушке в этот промежуток времени.

Ответ дайте в В.

Источник: Сборник Демидовой 2027

Пример 6

ID: 00051242

Сила электрического тока в катушке индуктивностью 0,4 Гн равномерно изменяется от значения 3 А до нуля. При этом в катушке возникает ЭДС самоиндукции, равная по модулю 0,5 В. Определите промежуток времени, за который происходит этот процесс.

Ответ дайте в с.

Источник: Сборник Демидовой 2027

Пример 7

ID: 00051241

Чему равна индуктивность катушки, если при силе тока 6 А энергия её магнитного поля равна 21,6 мДж?

Ответ дайте в мГн.

Источник: Сборник Демидовой 2027

Пример 8

ID: 00051240

Определите энергию магнитного поля катушки индуктивностью 1,3 мГн, если по ней протекает постоянный электрический ток, равный 4 А.

Ответ дайте в мДж.

Источник: Сборник Демидовой 2027

Пример 9

ID: 00048552

Линии индукции однородного магнитного поля пронизывают рамку площадью $0{,}4\ \text{м}^2$ под углом $30^\circ$ к её поверхности, создавая магнитный поток, равный $0{,}05$ Вб. Чему равен модуль вектора индукции магнитного поля?

Ответ дайте в Тл.

Источник: Досрочный ЕГЭ 2014

Пример 10

ID: 00048509

Прямолинейный проводник длиной $L$ с током $I$ помещён в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции $\vec{B}$. На проводник действует сила Ампера, равная $0{,}2$ Н. Какой станет сила Ампера, если длину проводника уменьшить в $2$ раза, а силу тока увеличить в $4$ раза?

Ответ дайте в Н.

Источник: Резервная волна ЕГЭ 2025

Пример 11

ID: 00047982

Кольцо, изготовленное из тонкой медной проволоки постоянного сечения, находится в однородном магнитном поле, линии индукции которого перпендикулярны плоскости кольца. Модуль индукции магнитного поля равномерно уменьшают до нулевого значения, измеряя в ходе этого процесса напряжение $U$ между точками $C$ и $D$ кольца (см. рисунок). Во сколько раз уменьшится $U$, если проводить этот же эксперимент с кольцом втрое меньшего радиуса, не изменяя другие условия опыта?

Источник: СтатГрад 19.10.2021

Пример 12

ID: 00047981

Кольцо, изготовленное из тонкой медной проволоки постоянного сечения, находится в однородном магнитном поле, линии индукции которого перпендикулярны плоскости кольца. Модуль индукции магнитного поля равномерно уменьшают до нулевого значения, измеряя в ходе этого процесса напряжение $U$ между точками $C$ и $D$ кольца (см. рисунок). Во сколько раз увеличится $U$, если проводить этот же эксперимент с кольцом вдвое большего радиуса, не изменяя другие условия опыта?

Источник: СтатГрад 19.10.2021

Пример 13

ID: 00047980

На рисунке показан график зависимости магнитного потока $\Phi$, пронизывающего контур, от времени $t$. Найдите модуль ЭДС индукции в контуре в промежутке времени от $6$ до $10$ с.

Ответ дайте в В.

Источник: Сборник «Отличный Результат»

Пример 14

ID: 00047979

К цепи, сила тока в которой меняется со временем согласно графику, подключена катушка индуктивностью $L=2$ мГн. Найдите модуль ЭДС самоиндукции в момент времени $t=2$ с.

Ответ дайте в мВ.

Источник: Досрочный ЕГЭ 2024

Пример 15

ID: 00047978

На рисунке приведён график зависимости модуля индукции $B$ магнитного поля от времени $t$. В это поле перпендикулярно линиям магнитной индукции помещён проводящий прямоугольный контур сопротивлением $R=0{,}2$ Ом. Длина прямоугольника равна $4$ см, а ширина — $2{,}5$ см. Найдите величину индукционного тока, протекающего по контуру в интервале времени от $0$ с до $2$ с.

Ответ дайте в мА.

Источник: ФИПИ

Потренируй на установке

Электромагнит с медным стержнем на нитях между наконечниками, стержень отклонён на 45 градусов, рядом левая ладонь

Сила Ампера и электромагнит

Пускаешь ток через стержень между полюсами магнита и видишь, как сила Ампера качает его на нитях: меняешь ток, поле, угол и длину. Поднимаешь гири электромагнитом-краном, разворачиваешь компас катушкой, удерживаешь поезд на магнитной подушке. Пускаешь электрон и протон в одно поле и сравниваешь круги.

О тренажёре
График вольт-амперной характеристики лампы с прямой нагрузки и рабочей точкой, рядом стрелочные приборы

Нелинейные цепи: лампа, диод, конденсатор и катушка

Снимаешь вольт-амперную характеристику лампы и видишь, почему у неё нет одного сопротивления. Ищешь рабочую точку цепи прямо на графике, включаешь диоды и светодиод в разные стороны. Замыкаешь ключ с конденсатором или катушкой и смотришь, как растут ток и напряжение, куда уходит энергия источника и откуда берётся искра при размыкании.

О тренажёре
Магнит у катушки на 200 витков, над ней гальванометр с нулём посередине и стрелкой, справа панель: ток, скорость магнита, формула ε = −ΔΦ/Δt

Электромагнитная индукция: опыт с магнитом и катушкой

Вдвигаешь магнит в катушку и смотришь, куда дёргается стрелка гальванометра и от чего зависит ток: скорость, число витков, сила магнита. Включаешь и выключаешь ток в соседней катушке, крутишь рамку в магнитном поле и считаешь поток, крутишь генератор и видишь на осциллографе переменный ток. Есть лабораторная работа № 10 за 8 класс.

О тренажёре

Частые вопросы

Теория для 12 задания ЕГЭ физика: что учить?

Силу Ампера (3.3.3), силу Лоренца (3.3.4), закон Фарадея (3.4.3), индуктивность и самоиндукцию (3.4.6), энергию магнитного поля катушки (3.4.7).

Разбор 12 задания ЕГЭ физика: как решать?

Выпиши формулу и посмотри, как каждая величина изменилась. В демо 2027 сила Ампера F = IBl: l в 4 раза больше, B в 2 раза меньше, сила — в 2 раза больше.

Формулы для 12 задания ЕГЭ физика — какие нужны?

F = IBl·sinα, F = qυB·sinα, ЭДС = −ΔΦ / Δt, Φ = LI, энергия поля катушки LI² / 2. Они в кодификаторе ФИПИ 2027.

Разберёмся вместе?

Начни с пробного занятия — найди слабую тему и разбери её с преподавателем.

Попробовать