ЕГЭ 2027 · Физика
Задание 12 ЕГЭ по физике
Что проверяет линия, сколько она стоит, на чём теряют баллы и как решать — по нашим конспектам. В банке 200+ заданий этой линии с разбором.
Аналитика ЕГЭ: №12 (магнитное поле, сила Ампера)
- Баллы
- 1 первичный балл
- Частота
- в каждом варианте
Частые ловушки
- Неверно применяют правило левой руки: линии B должны входить в ладонь, четыре пальца — по току
- Забывают угол: F = BIl·sin α, при токе вдоль поля сила равна нулю
- Путают силу Ампера (на проводник) и силу Лоренца (на отдельный заряд)
- Берут α как угол проводника с плоскостью или с нормалью — это угол между током и вектором B
- Считают, что магнитное поле действует на неподвижный заряд (не действует — только на движущийся)
- Не переводят длину в метры, а ток — в амперы
Совет. F = BIl·sin α — максимум при токе ⊥ полю, ноль при токе ∥ полю; направление — по правилу левой руки
Аналитика ЕГЭ: №12 (сила Лоренца, движение заряженных частиц)
- Баллы
- 1 первичный балл
- Частота
- в каждом варианте
Частые ловушки
- Забывают, что сила Лоренца ⊥ скорости, работы не совершает и модуль скорости не меняет
- Неверно определяют направление для отрицательного заряда (нужно взять направление, противоположное полученному для положительного)
- Путают радиус R = mv/(|q|B) с периодом T = 2πm/(|q|B)
- Считают, что период обращения зависит от скорости (не зависит!)
- Забывают модуль заряда: в формулы входит |q|
- Считают, что магнитное поле может разогнать частицу (разгоняет только электрическое)
Совет. Сила Лоренца ⊥ v → движение по окружности, |v| = const; для «−» заряда направление противоположно; R = mv/(|q|B), T = 2πm/(|q|B)
Аналитика ЕГЭ: №12 (электромагнитная индукция, закон Фарадея, правило Ленца)
- Баллы
- 1 первичный балл
- Частота
- в каждом варианте
Частые ловушки
- Считают ЭДС пропорциональной самому потоку, а не скорости его изменения ΔΦ/Δt
- В формуле Φ = B·S·cos α берут α как угол с плоскостью контура — это угол между B и нормалью к площадке
- Неверно применяют правило Ленца (ток противодействует изменению, а не самому полю)
- Забывают число витков N: для катушки ε = N·ΔΦ/Δt
- Не переводят площадь в м², а время — в секунды
- Думают, что ЭДС возникает от наличия поля; она возникает только при изменении потока
Совет. ε = |ΔΦ/Δt| — важна скорость изменения потока; индукционный ток по правилу Ленца противодействует причине; Φ = BS·cos α, где α — угол с нормалью
Разборы
Разбор примера
Сила Ампера при перпендикулярном расположении
Прямой проводник длиной 0,2 м с током 2 А расположен перпендикулярно линиям однородного магнитного поля с индукцией 0,05 Тл. Определите силу Ампера.
Показать решение по шагам
- 1. Дано: l = 0,2 м, I = 2 А, B = 0,05 Тл, α = 90°. Найти: FA.
- 2. Закон Ампера: FA = B·I·l·sin α. При α = 90° sin α = 1, значит FA = B·I·l.
- 3. FA = 0,05·2·0,2 = 0,02 Н.
- 4. Проверка размерности: Тл·А·м = (Н/(А·м))·А·м = Н ✔
- 5. Оценка: сила порядка сотых долей ньютона — это вес примерно двух граммов, для таких токов правдоподобно.
Ответ: FA = 0,02 Н
Разбор примера
Проводник под углом к полю
Проводник длиной 0,5 м с током 5 А расположен в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл под углом 30° к линиям индукции. Найдите силу Ампера.
Показать решение по шагам
- 1. Дано: l = 0,5 м, I = 5 А, B = 0,4 Тл, α = 30°. Найти: FA.
- 2. Закон: FA = B·I·l·sin α, где α — угол между током и вектором B (именно он дан).
- 3. sin 30° = 0,5.
- 4. FA = 0,4·5·0,5·0,5 = 0,5 Н.
- 5. Проверка размерности: Тл·А·м = Н ✔
- 6. Контроль: при том же расположении, но перпендикулярно полю, сила была бы 0,4·5·0,5 = 1 Н, то есть вдвое больше — согласуется с sin 30° = 0,5 ✔
Ответ: FA = 0,5 Н
Разбор примера
Какой ток удержит проводник в воздухе
Горизонтальный проводник массой 10 г и длиной 20 см находится в однородном горизонтальном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, перпендикулярном проводнику. При каком токе сила Ампера уравновесит силу тяжести? g = 10 м/с².
Показать решение по шагам
- 1. Дано: m = 0,01 кг, l = 0,2 м, B = 0,5 Тл, α = 90°, g = 10 м/с². Найти: I.
- 2. Условие равновесия: сила Ампера направлена вверх и равна по модулю силе тяжести: B·I·l = m·g.
- 3. Выражаем ток: I = m·g/(B·l).
- 4. I = 0,01·10/(0,5·0,2) = 0,1/0,1 = 1 А.
- 5. Проверка размерности: (кг·м/с²)/(Тл·м) = Н/(Н/А) = А ✔
- 6. Направление тока нужно подобрать по правилу левой руки так, чтобы сила смотрела вверх; при обратном токе проводник, наоборот, прижмётся вниз.
Ответ: I = 1 А
Разбор примера
Проводник в магнитном поле
Прямой проводник длиной 40 см с током 5 А помещён в однородное магнитное поле с индукцией 0,2 Тл. Найдите силу Ампера, если проводник расположен: а) перпендикулярно полю; б) под углом 30° к полю; в) вдоль поля.
Показать решение по шагам
- 1. Переводим длину: 40 см = 0,4 м.
- 2. а) α = 90°, sin 90° = 1. F = B·I·l = 0,2 · 5 · 0,4 = 0,4 Н. Это максимум.
- 3. б) α = 30°, sin 30° = 0,5. F = 0,4 · 0,5 = 0,2 Н — вдвое меньше.
- 4. в) α = 0°, sin 0° = 0. F = 0. Ток вдоль поля магнитным полем не выталкивается вовсе.
- 5. Проверка размерности: [B·I·l] = Тл · А · м. По определению тесла Тл = Н/(А·м), значит Н/(А·м) · А · м = Н. Сила, всё верно.
- 6. Полезный вывод для задания 12: если в условии сказано «проводник расположен вдоль линий индукции», ответ «ноль» — и никаких вычислений не требуется.
Ответ: а) 0,4 Н; б) 0,2 Н; в) 0.
Разбор примера
Рамка с током в магнитном поле: почему она поворачивается
Прямоугольная рамка с током находится в однородном магнитном поле так, что плоскость рамки параллельна линиям индукции. Что произойдёт с рамкой и почему? Как это используется в технике?
Показать решение по шагам
- 1. Шаг 1 — разбираем силы по сторонам рамки. На две стороны, перпендикулярные линиям поля, действуют силы Ампера F = BIl. По правилу левой руки они направлены в противоположные стороны, потому что ток в этих сторонах течёт навстречу друг другу.
- 2. Шаг 2 — что даёт такая пара сил. Равнодействующая равна нулю (силы равны и противоположны), значит, рамка не перемещается как целое. Но точки приложения сил разнесены, поэтому возникает вращающий момент.
- 3. Шаг 3 — куда поворачивается рамка. Момент разворачивает её так, чтобы плоскость рамки стала перпендикулярна линиям поля, то есть чтобы её собственное магнитное поле совпало по направлению с внешним. В этом положении момент обращается в нуль — это положение равновесия.
- 4. Шаг 4 — на две другие стороны рамки, параллельные полю, сила Ампера не действует вовсе: в формуле F = BIl·sin α при α = 0 синус равен нулю.
- 5. Шаг 5 — где это используется. Именно так работает электродвигатель: рамка (обмотка ротора) поворачивается в поле, а коллектор в нужный момент меняет направление тока, чтобы момент продолжал вращать её в ту же сторону. По тому же принципу устроен стрелочный измерительный прибор магнитоэлектрической системы: рамка с током поворачивается против пружины, и угол поворота стрелки пропорционален току.
- 6. Шаг 6 — проверка понимания: если бы рамку поместили плоскостью перпендикулярно полю сразу, момент был бы нулевым и она осталась бы в покое ✔
Ответ: Рамка не перемещается, но поворачивается: пара сил Ампера создаёт вращающий момент, разворачивающий её плоскостью перпендикулярно линиям поля. На этом основаны электродвигатель и стрелочные приборы магнитоэлектрической системы.
Уроки по этой линии
- Магнитное поле и сила Ампера — открыт бесплатно
- Сила Лоренца и движение частиц. Задание 12
- Электромагнитная индукция. Закон Фарадея
- Самоиндукция и энергия магнитного поля
Потренируй задание 12
Задания этой линии с проверкой и разбором решения — после бесплатной регистрации. Ошибки сами попадут в план повторения.