Энергия магнитного поля — тренажёр для 11 класса

Вокруг проводника с током существует магнитное поле, и оно запасает энергию. Для катушки индуктивности энергия равна W = LI²/2: она растёт с индуктивностью и квадратом силы тока. Именно эта энергия вызывает искру при размыкании цепи и используется в колебательном контуре. В задачах важно перевести миллигенри и миллиамперы в единицы СИ.

🚀 Попробовать без регистрации 📝 Задачи с решениями ⚔️ Вызвать на дуэль

Что проверяет эта тема

  • Применять формулу W = LI²/2.
  • Понимать физический смысл индуктивности.
  • Переводить мГн и мА в СИ.
  • Связывать энергию поля с колебательным контуром.

Формулы и правила

Что ищем Формула Обозначения
Энергия поля $W = L\cdot I² / 2$ L — индуктивность (Гн), I — сила тока (А).
Через поток $W = Φ\cdot I / 2$ Φ — магнитный поток.
Индуктивность $Φ = L\cdot I$ Связь потока и тока.
Соленоид $L = μ₀\cdot μ\cdot N²\cdot S / l$ Индуктивность зависит от витков, площади и длины.

Разбор задачи по шагам

Задача: L = 0,5 Гн, I = 4 А. Найдите энергию магнитного поля.

Шаг 1. Записываем формулу. W = L·I² / 2. Почему: энергия пропорциональна индуктивности и квадрату тока.

Шаг 2. Подставляем значения. L = 0,5 Гн, I = 4 А.

Шаг 3. Считаем. W = 0,5 · 4² / 2 = 0,5 · 16 / 2 = 4 Дж.

Шаг 4. Записываем ответ. Энергия магнитного поля равна 4 Дж.

Ещё один разбор

Задача. Индуктивность $1.15$ Гн, сила тока $7.6$ А. Энергия (Дж)?

1
Энергия магнитного поля: $W = \frac{L I^2}{2}$.
$L = 1.15$ Гн, $I = 7.6$ А
2
Вычисляем.
$W = \frac{1.15 \cdot 7.6^2}{2} = 33.18$ Дж

Ответ: 33.18

Типичные ошибки

Ошибка: Забывают разделить на 2
Почему: Формула похожа на LI²
Как проверить: Энергия магнитного поля W = LI²/2; деление на 2 обязательно.
Ошибка: Подставляют ток в миллиамперах
Почему: В условии мА
Как проверить: 1 мА = 10⁻³ А. Иначе энергия окажется в миллион раз меньше.
Ошибка: Путают индуктивность и магнитную индукцию
Почему: Оба слова начинаются с «индук»
Как проверить: L — индуктивность катушки (Гн), B — индукция поля (Тл). Это разные величины.
Ошибка: Считают, что энергия зависит от напряжения
Почему: Путают с конденсатором
Как проверить: Для катушки важны L и I, для конденсатора — C и U.

Типы задач в тренажёре

В тренажёре:

  • Энергия поля по L и I.
  • Индуктивность по энергии и току.
  • Сравнение энергии при разном токе.
  • Связь с колебательным контуром.

Ответ проверяется сразу.

Кому и когда это нужно

Тема изучается в 11 классе (электромагнетизм) и встречается на ЕГЭ по физике.

Родителям: объясните, почему при выключении мощного прибора иногда проскакивает искра: катушка запасает энергию магнитного поля и резко отдаёт её при размыкании цепи.

Частые вопросы

Где запасается энергия магнитного поля?

В самом магнитном поле вокруг проводника с током. Для катушки её рассчитывают по формуле W = LI²/2.

Что такое индуктивность?

Способность проводника создавать магнитный поток при протекании тока. Измеряется в генри (Гн).

Почему при размыкании цепи возникает искра?

Магнитное поле катушки резко исчезает, энергия выделяется, и на контактах возникает большая ЭДС самоиндукции.

Как энергия связана с током?

Квадратично: при увеличении тока в 2 раза энергия растёт в 4 раза.

Примеры задач

Индуктивность $0.28$ Гн, сила тока $8.6$ А. Энергия (Дж)?
Ответ: 10.26
Индуктивность $1.91$ Гн, сила тока $9.5$ А. Энергия (Дж)?
Ответ: 86.3
Индуктивность $0.48$ Гн, сила тока $5.7$ А. Энергия (Дж)?
Ответ: 7.86

Готовы попробовать свои силы?

В тренажёре задачи проверяются автоматически, а после ошибки показывается пошаговое решение.

Перейти к задачам

Смежные темы

Электромагнитная индукция Трансформатор Колебательный контур Энергия конденсатора