ОГЭ · Физика · Электричество и магнетизм (задания 9, 10, 13, 21)
Электризация, заряд и электрическое поле
Электризация, заряд, электрическое поле и проводники. Задания 9, 10, 13 и 21 начинаются с понимания того, как заряд перераспределяется между телами.
- ⚠Думают, что при трении заряжается только одно тело
- ⚠Путают знак заряда при потере и избытке электронов
- ⚠Считают, что одноимённые заряды притягиваются
Электризация и электрический заряд
Определение
Электрический заряд — физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия. Единица — кулон (Кл). Бывает двух знаков (+ и −)
| Знаки заряда | положительный (+) и отрицательный (−) |
|---|---|
| Взаимодействие | одноимённые отталкиваются, разноимённые притягиваются |
| Электризация трением | переход электронов с одного тела на другое |
| Закон сохранения заряда | суммарный заряд замкнутой системы постоянен |
| Наименьший заряд | заряд электрона (элементарный) |
Что на самом деле происходит при электризации
Заряд не создаётся из ничего — он перераспределяется. При трении с одного тела на другое переходят электроны, потому что они подвижны, а ядра атомов остаются на месте. Тело, потерявшее электроны, становится положительно заряженным; тело, получившее их, — отрицательно. Отсюда важнейший вывод: при электризации трением заряжаются оба тела, причём их заряды равны по модулю и противоположны по знаку. Стеклянная палочка, потёртая о шёлк, получает +q, а шёлк ровно −q. Это частный случай закона сохранения заряда: суммарный заряд замкнутой системы не меняется. Второй сюжет линии — соприкосновение одинаковых шариков. Здесь заряды сначала складываются с учётом знаков, а потом делятся поровну: если были +9 и −3 нКл, суммарный заряд равен +6 нКл, и на каждом шарике останется по +3 нКл. Третий сюжет — проводники и диэлектрики. В проводниках (металлы, растворы солей, графит, тело человека) заряды свободно перемещаются, поэтому заряд быстро растекается по всей поверхности и уходит в землю при заземлении. В диэлектриках (стекло, резина, пластмасса, сухое дерево, эбонит) заряды закреплены, и наэлектризованный участок остаётся заряженным.
Материалы
- • проводят ток
- • металлы, растворы солей
- • заряды свободно движутся
- • не проводят ток
- • стекло, резина, пластик
- • заряды закреплены
| Единица заряда | кулон (Кл); в задачах чаще встречаются нанокулоны: 1 нКл = 10⁻⁹ Кл |
|---|---|
| Элементарный заряд | заряд электрона, около 1,6 · 10⁻¹⁹ Кл; меньшего заряда в природе нет |
| Взаимодействие | одноимённые отталкиваются, разноимённые притягиваются |
| Электрическое поле | материальная среда вокруг заряда, через которую передаётся действие на другие заряды |
| Электроскоп | прибор для обнаружения заряда: листочки расходятся тем сильнее, чем больше заряд |
| Заземление | соединение проводника с землёй; заряд стекает, тело становится нейтральным |
| Проводники | металлы, растворы солей и кислот, графит, влажная почва |
| Диэлектрики | стекло, эбонит, резина, пластмасса, сухое дерево, воздух |
Ловушка: при электризации трением заряжаются оба тела равными по модулю и противоположными по знаку зарядами. Тело заряжается «+» при потере электронов и «−» при их избытке.
Электроскоп и способы электризации
• Электроскоп показывает наличие и знак заряда (листочки расходятся).
• Электризация трением, соприкосновением и через влияние.
• Заземление снимает заряд с проводника.
Разбор примера
Разбор: соприкосновение заряженных шариков
Два одинаковых металлических шарика имеют заряды −12 нКл и +4 нКл. Их привели в соприкосновение и снова развели. Какой заряд окажется на каждом шарике?
Показать решение по шагам
- 1. Шарики одинаковые, значит после соприкосновения заряд разделится между ними поровну.
- 2. Сначала находим суммарный заряд, обязательно с учётом знаков: q = (−12) + (+4) = −8 нКл.
- 3. Делим пополам: q₁ = q₂ = −8 : 2 = −4 нКл.
- 4. Знак минус сохраняется: отрицательного заряда было больше, поэтому оба шарика остались отрицательными.
- 5. Проверка законом сохранения: сумма зарядов после соприкосновения равна (−4) + (−4) = −8 нКл — столько же, сколько было. Заряд не исчез и не появился.
- 6. Частая ошибка — сложить модули (12 + 4 = 16) и получить по 8 нКл. Знаки складывать обязательно.
Ответ: Ответ: по −4 нКл на каждом шарике
Разбор примера
Разбор: какой знак получит тело
Эбонитовую палочку потёрли о шерсть, и палочка приобрела отрицательный заряд. Что произошло с электронами и какой заряд получила шерсть?
Показать решение по шагам
- 1. Отрицательный заряд означает избыток электронов. Значит палочка электроны приобрела.
- 2. Электроны не берутся из воздуха — они перешли с шерсти на палочку.
- 3. Шерсть потеряла электроны, значит у неё возник недостаток отрицательного заряда, то есть она зарядилась положительно.
- 4. По закону сохранения заряда модули зарядов равны: если палочка получила −q, шерсть получила ровно +q.
- 5. Проверка: до трения оба тела были нейтральны, суммарный заряд был нулём. После трения он тоже ноль: (−q) + (+q) = 0. Сходится.
- 6. Заряжается ли только одно тело? Нет: это самая частая ошибка в линии 9. Заряжаются всегда оба
Ответ: Ответ: электроны перешли с шерсти на палочку; шерсть зарядилась положительно
Вопрос на проверку
Два одинаковых шарика с зарядами +10 нКл и −2 нКл привели в соприкосновение. Какой заряд будет на каждом?
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Вопрос на проверку
Какое из веществ является диэлектриком?
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Осторожно с формулировкой «шарики одинаковые». Заряд делится строго поровну только у одинаковых шариков. Если шарики разного размера, заряд распределится непропорционально, и такая задача в ОГЭ не встречается. Слово «одинаковые» в условии — это не описание, а условие применимости формулы q = (q₁ + q₂) / 2.
Разбор примера
Задание 9: заряд, прошедший через проводник
Через поперечное сечение проводника за 20 с прошёл заряд 40 Кл. Определите силу тока в проводнике. Ответ выразите в амперах.
Показать решение по шагам
- 1. Сила тока — заряд, прошедший через сечение за единицу времени: I = q / t.
- 2. I = 40 / 20 = 2 А.
- 3. Обратный ход встречается так же часто: q = It. За минуту при том же токе пройдёт 2 · 60 = 120 Кл.
- 4. Единицы: 1 А = 1 Кл/с — это и есть определение ампера через кулон.
Ответ: 2
Разбор примера
Задание 13: как изменится заряд шариков после соприкосновения
Два одинаковых металлических шарика имеют заряды +6 нКл и −2 нКл. Шарики привели в соприкосновение и снова разделили. Как изменились при этом заряд первого шарика и суммарный заряд системы? 1) увеличился; 2) уменьшился; 3) не изменился.
Показать решение по шагам
- 1. По закону сохранения заряда суммарный заряд системы при соприкосновении не изменяется: +6 + (−2) = +4 нКл.
- 2. Шарики одинаковые, поэтому общий заряд делится между ними поровну: по +2 нКл на каждый.
- 3. Заряд первого шарика был +6 нКл, стал +2 нКл — он уменьшился, цифра 2. Суммарный заряд не изменился, цифра 3.
- 4. Ответ 23. Ловушка: складывать модули (6 + 2 = 8) вместо алгебраической суммы с учётом знаков.
Ответ: 23
Разбор примера
Задание 21: расчётная задача на закон Ома
К источнику постоянного напряжения 12 В подключён резистор, сила тока в котором равна 0,5 А. Определите сопротивление резистора и заряд, прошедший через него за 4 мин. Приведите полное решение.
Показать решение по шагам
- 1. Дано: U = 12 В; I = 0,5 А; t = 4 мин = 240 с. Найти: R, q.
- 2. Законы: закон Ома для участка цепи I = U / R и определение силы тока I = q / t.
- 3. Сопротивление: R = U / I = 12 / 0,5 = 24 Ом.
- 4. Заряд: q = It = 0,5 · 240 = 120 Кл.
- 5. Ответ: R = 24 Ом, q = 120 Кл. Перевод минут в секунды — обязательный шаг: с минутами получилось бы 2 Кл, то есть ответ в 60 раз меньше.
Ответ: R = 24 Ом; q = 120 Кл
Разбор примера
Протокол опыта (формат задания 17): сопротивление резистора по закону Ома
Комплект № 3 ОГЭ: источник питания, вольтметр (предел 3 В, C = 0,1 В), амперметр (предел 0,6 А, C = 0,02 А), резистор R2, ключ, провода. Определите сопротивление резистора.
Показать решение по шагам
- 1. Что берут: источник, резистор, амперметр, вольтметр, ключ и провода.
- 2. Что делают: собирают цепь из источника, ключа, амперметра и резистора последовательно; вольтметр подключают параллельно резистору. Замыкают ключ и снимают оба показания одновременно.
- 3. Что наблюдают: U = (2,3 ± 0,1) В; I = (0,40 ± 0,02) А.
- 4. Расчётная формула и вычисление: R = U / I = 2,3 / 0,40 = 5,75 Ом ≈ 5,8 Ом.
- 5. Погрешность и вывод: паспортное значение R2 равно (5,7 ± 0,6) Ом — измеренное попало в этот интервал. Вклад приборов: вольтметр даёт 4 %, амперметр 5 %, вместе около 9 %, то есть ±0,5 Ом. Ключевая деталь схемы: амперметр последовательно, вольтметр параллельно; при обратном включении вольтметр закоротит участок, а амперметр покажет ток источника, и результат будет бессмысленным.
Ответ: R = 5,8 Ом (паспорт (5,7 ± 0,6) Ом)
ℹ️ Спецификация КИМ ОГЭ-2026, приложение 2: комплект № 3 для экспериментального задания включает источник питания 1,5–7,5 В, двухпредельный вольтметр (3 В, C = 0,1 В и 6 В, C = 0,2 В), двухпредельный амперметр (3 А, C = 0,1 А и 0,6 А, C = 0,02 А), резисторы R1 = (4,7 ± 0,5) Ом, R2 = (5,7 ± 0,6) Ом, R3 = (8,2 ± 0,8) Ом, лампочку, реостат 10 Ом, ключ и десять проводов. Этим набором измеряют сопротивление, мощность и работу тока.
Задание №9 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №9 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №9 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.