12 задание ЕГЭ физика

Магнитный поток, индукция, сила Ампера и Лоренца

1 балл ≈ 4 мин уровень Б Магнитный поток

Задание 12 – расчёт по магнетизму и электромагнитной индукции (кодификатор 3.3.3, 3.3.4, 3.4.3, 3.4.6, 3.4.7): сила Ампера, сила Лоренца, магнитный поток, закон Фарадея, индуктивность, энергия магнитного поля катушки. Ответ – число, 1 балл.

Алгоритм

Определи, о чём задача: сила на проводник с током – Ампер; на летящую частицу – Лоренц; изменение потока, ЭДС – Фарадей; катушка – индуктивность.
Аккуратно определи угол: в силах Ампера и Лоренца – угол между $\vec{B}$ и током/скоростью, в потоке – между $\vec{B}$ и нормалью к рамке.
Переведи приставки: мТл = $1 0^{- 3}$ Тл, см² = $1 0^{- 4}$ м², мГн = $1 0^{- 3}$ Гн.

Формулы

Магнитный поток	$Φ = B S \cos α$ ( $α$ – между $\vec{B}$ и нормалью)
ЭДС индукции	$∣ E_{i} ∣ = N ∣ \frac{Δ Φ}{Δ t} ∣$
ЭДС в движущемся проводнике	$E = B v l \sin α$
Сила Ампера	$F_{А} = I B l \sin α$
Сила Лоренца	$F_{Л} = ∣ q ∣ v B \sin α$ ; радиус окружности $R = \frac{m v}{∣ q ∣ B}$
Поток через катушку, ЭДС самоиндукции	$Φ = L I$ , $∣ E_{s i} ∣ = L ∣ \frac{Δ I}{Δ t} ∣$
Энергия поля катушки	$W = \frac{L I^{2}}{2}$

Разобранный пример (демоверсия). Рамка вращается в поле, поток меняется по закону $Φ = 4 \cdot 1 0^{- 7} \cos 100 π t$ , $B = 2$ мТл. Найдите площадь рамки в см². Максимальный поток $Φ_{m a x} = B S$ , значит, $S = \frac{4 \cdot 1 0^{- 7}}{2 \cdot 1 0^{- 3}} = 2 \cdot 1 0^{- 4}$ м² = 2 см². Ответ: 2.

Пример на ЭДС. Поток через катушку из 100 витков равномерно уменьшился с 5 мВб до 1 мВб за 0,02 с: $E = 100 \cdot \frac{4 \cdot 1 0^{- 3}}{0, 02} = 20$ В.

Ловушки: в потоке угол отсчитывается от нормали, а не от плоскости рамки (поле параллельно плоскости – поток 0); забыть число витков $N$ ; сила Лоренца не совершает работы и не меняет модуль скорости; если ток или скорость параллельны $\vec{B}$ , сила равна нулю; см² → м²: множитель $1 0^{- 4}$ , а не $1 0^{- 2}$ .

На экзамене

Амплитуда в законе Φ(t) – это максимальный поток BS.
Поток: угол между B и нормалью. Силы: угол между B и I (или v).
1 см² = 10⁻⁴ м², 1 мТл = 10⁻³ Тл.
Энергия катушки LI²/2: ток ×2 – энергия ×4.

Разобранные задания 12 из открытого банка ФИПИ

Пример 1 · код ФИПИ B8FD36

При равномерном изменении силы тока в катушке на 10 А за 0,02 с в ней возникает ЭДС самоиндукции, равная 200 В. Чему равна индуктивность катушки?

Ответ: ___ Гн.

Показать ответ и решение

Ответ: 0,4

$∣ E ∣ = L \frac{Δ I}{Δ t} \Rightarrow L = \frac{200 \cdot 0, 02}{10} = 0, 4$ Гн.

Пример 2 · код ФИПИ C38B59

Проволочная рамка площадью 10^{$-$ 3}м²вращается в однородном магнитном поле. Ось вращения, лежащая в плоскости рамки, перпендикулярна вектору магнитной индукции. Магнитный поток, пронизывающий площадь рамки, изменяется по закону $Φ = 2 \cdot 10^{- 7} \cos 20 π t,$ где все величины выражены в СИ. Определите модуль магнитной индукции.

Ответ: ___ мТл.

Показать ответ и решение

Ответ: 0,2

$B = \frac{2 \cdot 1 0^{- 7}}{1 0^{- 3}} = 2 \cdot 1 0^{- 4}$ Тл = 0,2 мТл.

Пример 3 · код ФИПИ 75F429

Определите энергию магнитного поля катушки индуктивностью 0,2 мГн при силе тока в ней 2 А.

Ответ: ___ мДж.

Показать ответ и решение

Ответ: 0,4

$W = \frac{L I^{2}}{2} = \frac{0, 2 \cdot 1 0^{- 3} \cdot 2^{2}}{2} = 0, 4 \cdot 1 0^{- 3}$ Дж = 0,4 мДж.

Частые вопросы о задании 12

Сколько баллов даёт задание 12 ЕГЭ по физике?

Максимум – 1 первичный балл. Норма времени на экзамене – около 4 мин. Уровень сложности – Б.

Что проверяет задание 12?

Как подготовиться к заданию 12?

Прочитайте теорию выше: алгоритм, нужные факты и ловушки. Затем решите подход из 10 заданий с автопроверкой и разбором – первые без регистрации – и вернитесь к ошибкам. В пробниках Сотки номер встречается в полных вариантах ФИПИ с подсчётом баллов.