Физика 11 класс: темы первой четверти

Какие темы изучают в первой четверти

В начале 11 класса физика часто кажется резким переходом к формулам, направлениям линий и новым обозначениям. Если перепутать правило левой руки или не разобраться, откуда берётся ЭДС индукции, следующие темы быстро превращаются в набор непонятных задач. В этой статье ты увидишь связную карту первой четверти: от магнитного поля до электромагнитных волн, поймёшь смысл основных формул и сможешь составить план повторения перед контрольной или подготовкой к ЕГЭ.

Обычно в первой четверти рассматривают магнитное поле и силу Ампера, действие магнитного поля на движущийся заряд, электромагнитную индукцию, самоиндукцию, электромагнитные колебания и волны. Точный порядок зависит от учебника и школьного календаря, но логика одна: электрический ток создаёт магнитное поле, изменяющееся поле порождает ток, а колебания электрического и магнитного полей распространяются в пространстве.

Для начала полезно пройти бесплатную практику в личном кабинете: несколько коротких заданий покажут, какие определения и единицы измерения нужно повторить прежде всего.

Магнитное поле и силы

Магнитное поле возникает вокруг постоянных магнитов и проводников с током. Его характеризуют магнитной индукцией B, единица измерения — тесла (Тл). Направление поля показывают линиями магнитной индукции: вне магнита они идут от северного полюса к южному, а вокруг прямого проводника определяются правилом буравчика или правой руки.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера. Она зависит от силы тока I, длины участка l, магнитной индукции B и угла α между проводником и линиями поля.

\( Fₐ = B \cdot I \cdot l \cdot \sin \alpha \)
Fₐ — сила Ампера, Н; B — магнитная индукция, Тл; I — ток, А; l — длина проводника, м
При α = 90°: Fₐ = B · I · l

Направление силы находят по правилу левой руки. Важно не подставлять длину всего провода, если в поле находится только его часть.

Движущийся заряд в магнитном поле

Если заряженная частица движется в магнитном поле, на неё действует сила Лоренца. Она перпендикулярна и скорости частицы, и магнитному полю, поэтому не изменяет модуль скорости, а меняет направление движения. При скорости, перпендикулярной полю, частица движется по окружности. Если скорость направлена под углом, траектория становится винтовой.

\( F_{\text{л}} = |q| \cdot v \cdot B \cdot \sin \alpha \)
q — заряд, Кл; v — скорость, м/с; B — магнитная индукция, Тл
q · v · B · sin α имеет единицу Н

Для движения по окружности магнитная сила играет роль центростремительной:

\( |q| \cdot v \cdot B = m \cdot \dfrac{v^2}{r} \)
\( r = m \cdot \dfrac{v}{|q| \cdot B} \)
m — масса частицы, кг; r — радиус траектории, м

Знак заряда влияет на направление отклонения: положительная и отрицательная частицы закручиваются в разные стороны. В задачах ЕГЭ сначала установи, перпендикулярны ли скорость и поле, а затем выбери нужную формулу.

Закрепить различия между силой Ампера и силой Лоренца можно через задания с проверкой в личном кабинете, возвращаясь к ошибкам после каждого решения.

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция — возникновение индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через его площадь. Поток зависит от магнитной индукции, площади контура и угла между полем и перпендикуляром к поверхности.

\( Φ = B \cdot S \cdot \cos \alpha \)
Φ — магнитный поток, Вб; S — площадь, м²; α — угол между B и нормалью к поверхности
\( ε_i = -\Delta Φ / \Delta t \)
εᵢ — ЭДС индукции, В; Δt — время, с

Минус в законе Фарадея выражает правило Ленца: индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать причине своего возникновения. Поток можно изменить, двигая магнит, меняя площадь рамки, поворачивая контур или изменяя ток в соседней катушке.

Типовая задача:

Дано: ΔΦ = 0,06 Вб; Δt = 0,02 с.
Решение: εᵢ = |ΔΦ| / Δt = 0,06 Вб / 0,02 с = 3 В.
Ответ: модуль ЭДС индукции равен 3 В.

Самоиндукция и электромагнитные колебания

При изменении тока в катушке изменяется и её магнитное поле. Поэтому в самой катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая изменению тока. Это объясняет, почему ток в цепи с катушкой не включается и не исчезает мгновенно.

\( εₛ = -L \cdot \Delta \dfrac{I}{\Delta} t \)
L — индуктивность, Гн; ΔI — изменение тока, А; Δt — время, с

В колебательном контуре энергия переходит между электрическим полем конденсатора и магнитным полем катушки. Период собственных колебаний зависит от ёмкости C и индуктивности L:

\( T = 2\pi \cdot \sqrt{L \cdot C} \)
\( ν = \dfrac{1}{T} \)
T — период, с; ν — частота, Гц; C — ёмкость, Ф

Идеальный контур колеблется без потерь, а в реальной цепи сопротивление постепенно уменьшает амплитуду. При решении внимательно проверяй единицы: миллигенри нужно перевести в генри, а микрофарады — в фарады. Для тренировки последовательности «дано — формула — перевод единиц — ответ» используй бесплатную практику для школьных тем.

Что запомнить перед контрольной

Первая четверть строится как единая цепочка. Магнитное поле действует на ток и движущийся заряд. Изменение магнитного потока вызывает ЭДС индукции. Катушка сопротивляется изменению тока, а катушка с конденсатором образует колебательный контур. Главные единицы: тесла для B, ньютон для силы, вебер для потока, вольт для ЭДС, генри для индуктивности, фарад для ёмкости и герц для частоты.

Тема	Главная идея	Что проверить
Сила Ампера	Поле действует на проводник с током	Угол и направление силы
Сила Лоренца	Поле отклоняет движущийся заряд	Знак заряда и траекторию
Индукция	Изменение потока создаёт ЭДС	Правило Ленца и единицы
Контур	Энергия колеблется между полями	Период и частоту

Следующий шаг простой: зарегистрируйся и реши 5 заданий бесплатно, а затем разбери каждую ошибку по записи в тетради. Так теория превращается в устойчивый навык, нужный и для школьной контрольной, и для подготовки к ЕГЭ.