Почему самоиндукция пугает выпускников
«Самоиндукция в физике ЕГЭ» звучит грозно, потому многие студентов бросают тему. Однако страх часто рождается из неясных формулировок. Школьные учебники дают сухое определение и сразу переходят к формулам. Мозг подсознательно сопротивляется: непонятно, откуда берётся ЭДС и зачем вводят коэффициент L. Добавьте строгий регламент экзамена, и паника готова. Рассеять её можно, если разложить идею на простые действия: есть проводник, в нём меняется ток, появляется дополнительное электрическое поле. Мы увидим, что явление не сложнее обычного закона Ома. Главное — двигаться шаг за шагом и проверять себя на коротких задачах после каждого блока.
Базовые понятия: поток, ток и ЭДС
Разберём три кирпича. Поток магнитной индукции Φ — это «количество» магнитного поля, проходящего сквозь петлю. Вычисляется он как произведение индукции B, площади S и косинуса угла между вектором B и нормалью к площади. Ток I создает поле, поэтому изменение I автоматически ведёт к изменению Φ. Электродвижущая сила самоиндукции εs возникает, когда магнитный поток через ту же петлю изменяется во времени. Знак ЭДС определяется правилом Ленца: она всегда препятствует причине своего появления, то есть старается сохранить исходный ток. Эти три элемента нужны для любой задачи. Никакая хитрая ситуация не обойдётся без них, поэтому стоит отработать вычисление каждого на автомате.
Формула самоиндукции в физике ЕГЭ без тумана
Ключевое равенство выглядит так: εs = −L ΔI/Δt. Коэффициент L зависит лишь от геометрии проводника и его магнитных свойств. Для длинного соленоида L = μ0μn²Sl, где n — число витков на единицу длины, S — площадь поперечного сечения, l — длина. Запоминаем структуру: проницаемость, плотность витков, площадь и линейный размер. В реальном варианте ЕГЭ попадаются численные задания, где всё подставляется напрямую. Если величину L не дают, её всегда можно выразить через магнитный поток: L = Φ/I. Такой переход полезен, когда ток известен, а поле нужно вычислить через закон Био-Савара или амперометрическое правило. Чем чаще вы практикуете вывод, тем прочнее формула укладывается в память.
Как решать задачи первой части
Тестовые вопросы проверяют скорость. Алгоритм простой.
- Считываем текст задачи и сразу выписываем данные.
- Определяем, нужно ли искать L, εs или ток.
- Используем либо εs = −L ΔI/Δt, либо L = Φ/I.
- Подставляем значения, учитывая систему СИ.
- Смотрим на знак: если спрашивают модуль, минус не важен.
Типичный пример: «В соленоиде 500 витков, ток падает с 2 А до нуля за 0,05 с, L = 0,03 Гн. Найдите ЭДС». Один шаг — подставить в формулу и получить 1,2 В. Всё решается за минуту, если рука уверенно держит буквы и единицы измерения.
Ошибки во второй части и способы обхода
В письменных задачах ученики часто путают направление тока и ЭДС. Чтобы не ошибиться, рисуем схему: стрелкой обозначаем первоначальный ток, другой стрелкой указываем уменьшение. Затем применяем правило Ленца. Вторая ловушка — пропущенные коэффициенты. Например, при подсчёте магнитного поля внутри реального соленоида забывают μ. Итоговая ЭДС занижается. Спасает метод «физических размерностей»: проверяем, чтобы финальная единица была в вольтах. Наконец, опасность представляет смешивание витков и плотности витков. Если задача даёт n как общее число, делить на длину не надо. Это место экзаменаторы любят, потому что ошибка выглядит невидимой до самой проверки.
Мини-лаборатория дома
Теория оживает, когда видишь эффект своими глазами. Сделаем простую установку. Берём катушку от динамика, подключаем её к источнику переменного тока через ключ. Рядом располагаем вторую катушку, соединённую с микроамперметром. Включаем и выключаем ток — стрелка отклоняется. Мы только что зафиксировали ЭДС самоиндукции. Смените частоту, и угол отклонения изменится пропорционально скорости изменения тока. Запишите значения, постройте график «εs от ΔI/Δt» и получите прямую линию. Угловой коэффициент совпадает с индуктивностью первой катушки. Такой опыт укрепляет ассоциацию между буквами в формуле и реальным движением стрелки, а значит повышает шансы на 90+ баллов.
Тренировочный план к ЕГЭ
Хаотичное решение вариантов редко приносит результат. Куда эффективнее строгое расписание.
- Понедельник: повторение теории и решение пяти задач первой части.
- Среда: одна задача второй части по самоиндукции и разбор ошибок.
- Пятница: эксперимент или моделирование в PhET, запись выводов.
- Воскресенье: полный вариант ЕГЭ с таймером.
Такой цикл длится четыре недели. После месяца нагрузку можно снизить, но контрольный вариант в конце недели обязан остаться. Регулярность развивает не только навык счёта, но и стресс-устойчивость: вы привыкаете к формату и не теряете драгоценные секунды на экзамене.
Проверка знаний: чек-лист последней недели
Чтобы уверенно закрыть тему, держите короткий список.
- Я могу вывести εs = −L dI/dt из определения Фарадея.
- Знаю, где применять μ0 и когда вводить относительную μ.
- Умею быстро переходить от общего числа витков к плотности.
- Без ошибок ставлю знаки в правиле Ленца.
- Понимаю физический смысл отрицательного знака в формуле.
- Могу оценить порядок величин: εs единицы вольт, L миллигенри.
- Решаю типовое задание №28 за шесть минут.
- Не путаю самоиндукцию с взаимоиндукцией.
Отметьте галочкой каждый пункт. Пустых строк быть не должно. Тогда на экзамене тема «самоиндукция в физике ЕГЭ» перестанет казаться ловушкой, а станет лёгкой ступенькой к заветным 90+ баллам.