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.
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)?
Ответ: 33.18
Типичные ошибки
Почему: Формула похожа на LI²
Как проверить: Энергия магнитного поля W = LI²/2; деление на 2 обязательно.
Почему: В условии мА
Как проверить: 1 мА = 10⁻³ А. Иначе энергия окажется в миллион раз меньше.
Почему: Оба слова начинаются с «индук»
Как проверить: L — индуктивность катушки (Гн), B — индукция поля (Тл). Это разные величины.
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
Готовы попробовать свои силы?
В тренажёре задачи проверяются автоматически, а после ошибки показывается пошаговое решение.
Перейти к задачам