Формулы ЕГЭ по физике: электричество и оптика

Быстрый старт: электрические величины без путаницы

На ЕГЭ легко потерять баллы не из-за сложной физики, а из-за перепутанных величин, единиц и направлений тока. Этот справочник поможет быстро выбрать нужную формулу, проверить размерность и перейти от условия к ответу.

Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени:

$I = \dfrac{q}{t}$
I — сила тока, q — электрический заряд, t — время.

Напряжение связано с работой электрического поля:

$U = \dfrac{A}{q}$
U — напряжение, A — работа электрического поля, q — заряд.

Закон Ома для участка цепи используют, если известны напряжение и сопротивление:

$I = \dfrac{U}{R}$
I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление.

Отсюда удобно получить две равносильные записи:

$U = I \cdot R$
$R = \dfrac{U}{I}$
U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление.

Единицы важно привести к СИ: заряд — кулоны, время — секунды, напряжение — вольты, сопротивление — омы. Бесплатная практика в личном кабинете «Просто Урок» помогает закрепить именно такие базовые переходы.

Цепи: как считать сопротивление и мощность

Сначала определите соединение элементов. При последовательном соединении ток одинаков во всех резисторах, а напряжения складываются:

$R = R_1 + R_2 + …$
R — общее сопротивление, R₁, R₂ — сопротивления отдельных резисторов.

$U = U_1 + U_2 + …$
U — общее напряжение, U₁, U₂ — напряжения на участках.

При параллельном соединении напряжение на ветвях одинаково, а общий ток равен сумме токов:

$\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} + …$
R — общее сопротивление, R₁, R₂ — сопротивления параллельных ветвей.

Для двух параллельных резисторов можно использовать короткую форму:

$R = R_1 \cdot \dfrac{R_2}{R_1 + R_2}$
R — общее сопротивление, R₁ и R₂ — сопротивления двух ветвей.

Мощность тока показывает, как быстро электрическая энергия превращается в другие виды энергии:

$P = U \cdot I = I^2 \cdot R = \dfrac{U^2}{R}$
P — мощность, U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление.

Работа тока за время t:

$A = P \cdot t$
A — работа тока, P — мощность, t — время.

Не подставляйте минуты и часы вместо секунд, если ответ требуется в джоулях.

Электростатика: заряд, поле и конденсатор

Силу взаимодействия двух точечных зарядов находят по закону Кулона:

$F = k \cdot |q_1 \cdot q_2| / r^2$
F — сила взаимодействия, k — коэффициент пропорциональности, q₁ и q₂ — заряды, r — расстояние между ними.

Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются. Модуль силы всегда положителен, а направление определяют отдельно.

Напряжённость электрического поля — сила, действующая на единичный положительный заряд:

$E = \dfrac{F}{q}$
E — напряжённость поля, F — сила, q — пробный заряд.

Для поля точечного заряда:

$E = k \cdot |q| / r^2$
E — напряжённость, k — коэффициент, q — создающий поле заряд, r — расстояние до него.

Связь напряжения и напряжённости в однородном поле:

$U = E \cdot d$
U — напряжение, E — напряжённость, d — расстояние вдоль силовой линии.

Ёмкость конденсатора определяется зарядом и напряжением:

$C = \dfrac{q}{U}$
C — электроёмкость, q — заряд конденсатора, U — напряжение.

Энергия заряженного конденсатора:

$W = C \cdot \dfrac{U^2}{2}$
W — энергия, C — ёмкость, U — напряжение.

В задачах внимательно различайте заряд одной пластины и суммарный заряд системы.

Оптика: отражение, линзы и изображение

Закон отражения формулируется коротко:

$\alpha = \beta$
α — угол падения, β — угол отражения; оба угла отсчитывают от нормали.

Для преломления света применяют закон Снеллиуса:

$n_1 \cdot \sin \alpha = n_2 \cdot \sin \beta$
n₁ и n₂ — показатели преломления сред, α — угол падения, β — угол преломления.

Показатель преломления связан со скоростью света в среде:

$n = \dfrac{c}{v}$
n — показатель преломления, c — скорость света в вакууме, v — скорость света в среде.

Главная формула тонкой линзы:

$\dfrac{1}{F} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{f}$
F — фокусное расстояние, d — расстояние от предмета до линзы, f — расстояние от линзы до изображения.

Оптическая сила линзы:

$D = \dfrac{1}{F}$
D — оптическая сила в диоптриях, F — фокусное расстояние в метрах.

Линза увеличивает или уменьшает изображение по формуле:

$Γ = \dfrac{H}{h} = \dfrac{f}{d}$
Γ — линейное увеличение, H — высота изображения, h — высота предмета, f — расстояние до изображения, d — расстояние до предмета.

Перед решением сделайте рисунок с главной оптической осью, фокусами и лучами.

Волновая оптика: интерференция и дифракция

Частоту, период и длину волны связывает основное волновое соотношение:

$v = \lambda \cdot ν$
v — скорость распространения волны, λ — длина волны, ν — частота.

Так как период — время одного колебания, справедливы записи:

$ν = \dfrac{1}{T}$
T — период, ν — частота.

$v = \dfrac{\lambda}{T}$
v — скорость волны, λ — длина волны, T — период.

Для света в вакууме скорость приблизительно равна:

$c \approx 3 \times 10^8 \text{м/с}$
c — скорость света в вакууме.

Условие максимума при интерференции:

$\Delta = k \cdot \lambda$
Δ — разность хода, k — целое число, λ — длина волны.

Условие минимума:

$\Delta = (k + \dfrac{1}{2}) \cdot \lambda$
Δ — разность хода, k — целое число, λ — длина волны.

В опыте с двумя щелями расстояние между соседними светлыми полосами можно найти так:

$x = \lambda \cdot \dfrac{L}{d}$
x — расстояние между полосами, λ — длина волны, L — расстояние до экрана, d — расстояние между щелями.

Сначала переведите миллиметры и сантиметры в метры. Бесплатный тренажёр в личном кабинете «Просто Урок» полезен для отработки единиц и условий максимумов.

Что запомнить: формулы перед решением

Начинайте любую задачу с трёх действий: выпишите данные, переведите их в СИ, выберите закон по физической ситуации. Для цепей вспоминайте: последовательное соединение сохраняет силу тока, параллельное — напряжение. Для линзы не путайте фокусное расстояние и расстояние до изображения. Для волн проверяйте, что длина волны, частота и скорость согласованы единицами.

Тема	Главная формула	Что проверить
Цепь	I = UR	вольты, омы, амперы
Мощность	P = U · I	время для работы
Линза	1F = 1d + 1f	F в метрах
Волна	v = λ · ν	единая система единиц

Следующий шаг: зарегистрируйся в личном кабинете «Просто Урок» и реши 5 заданий по теме бесплатно. После каждой ошибки возвращайся к формуле и подписи обозначений, а не только к готовому ответу.