Часть 1 — краткий ответ (задания 1–20) · ЕГЭ по физике

Задание 11. Электростатика и постоянный ток

Применение закона Кулона, закона Ома и формул работы и мощности тока. 1 балл · базовый уровень · ≈5 минут · раздел: электродинамика. Форма ответа — целое число или конечная десятичная дробь. 100 заданий с проверкой ответа и разбором.

Родителю: как помочь с темой «Задание 11. Электростатика и постоянный ток»

Попросите ребёнка открыть теорию и за 2–3 минуты своими словами рассказать вам главное.
Затем 10 заданий во вкладке «Практика»: смотрите не на скорость, а на точность — и на то, где понадобилась подсказка.
Ошибки не решайте за него: разберите пошаговое решение вместе и вернитесь к ним через день-два.

Кабинет родителя: что проходят, проверочные, результат ребёнка по ссылке →

Решено

Правильно

Точность

Простыми словами

Заряды притягиваются или отталкиваются — тем слабее, чем дальше друг от друга. Ток в проводах похож на воду в трубах: напряжение «толкает», сопротивление «мешает», ток — сколько протекает. Задание 11 проверяет, умеете ли вы считать по этим законам.

Закон Кулона, напряжённость и потенциал, конденсатор, закон Ома, соединения проводников, работа и мощность тока. Ответ — одно число. 1 балл, базовый уровень, около 5 минут.

Электростатика

F = k \frac{∣ q _{1} ∣∣ q _{2} ∣}{r ^{2}}

закон Кулона (вакуум)

$F$ — сила, Н; $q_{1}, q_{2}$ — заряды, Кл; $r$ — расстояние, м; $k = 9 \cdot 1 0^{9}$ Н·м²/Кл². В среде с диэлектрической проницаемостью $ε$ сила в $ε$ раз меньше.

Величина	Формула	Пояснение
Напряжённость	$E = \frac{F}{q}$ ; точечный заряд $E = k \frac{∣ q ∣}{r ^{2}}$	В/м (Н/Кл)
Однородное поле	$E = \frac{U}{d}$	$U$ — напряжение, В; $d$ — расстояние, м
Ёмкость	$C = \frac{q}{U}$ , плоский: $C = \frac{ε ε _{0} S}{d}$	Ф; $ε_{0} = 8, 85 \cdot 1 0^{- 12}$ Ф/м; $S$ — площадь пластин
Энергия конденсатора	$W = \frac{C U ^{2}}{2} = \frac{q U}{2} = \frac{q ^{2}}{2 C}$	Дж

Постоянный ток

Закон Ома для участка

I = \frac{U}{R}

Для полной цепи

I = \frac{E}{R + r}

Сопротивление провода

R = ρ \frac{l}{S}

$I$ — сила тока, А; $U$ — напряжение, В; $R$ — сопротивление, Ом; $E$ — ЭДС источника, В; $r$ — внутреннее сопротивление источника, Ом; $ρ$ — удельное сопротивление, Ом·мм²/м или Ом·м; $l$ — длина, $S$ — площадь сечения. Сила тока $I = \frac{q}{t}$ .

Последовательно — ток общий, параллельно — напряжение общее

	Последовательно	Параллельно
Общее	$I_{1} = I_{2} = I$	$U_{1} = U_{2} = U$
Складывается	$U = U_{1} + U_{2}$	$I = I_{1} + I_{2}$
Сопротивление	$R = R_{1} + R_{2}$	$R = \frac{R _{1} R _{2}}{R _{1} + R _{2}}$ — меньше меньшего

A = U I t, P = U I = I^{2} R = \frac{U ^{2}}{R}, Q = I^{2} Rt

работа, мощность тока и закон Джоуля — Ленца

Разбор заданий

Заряды 10 нКл и 5 нКл в вакууме на расстоянии 5 см. Найдите силу в мН.

В СИ: $q_{1} = 1 0^{- 8}$ Кл, $q_{2} = 5 \cdot 1 0^{- 9}$ Кл, $r = 0, 05$ м.
$F = \frac{9 \cdot 1 0 ^{9} \cdot 1 0 ^{- 8} \cdot 5 \cdot 1 0 ^{- 9}}{0 , 0025} = \frac{4 , 5 \cdot 1 0 ^{- 7}}{2 , 5 \cdot 1 0 ^{- 3}} = 1, 8 \cdot 1 0^{- 4}$ Н.
$1, 8 \cdot 1 0^{- 4}$ Н $= 0, 18$ мН. Ответ: 0,18.

Между пластинами, расстояние 20 мм, напряжение 500 В. Найдите напряжённость.

$E = \frac{U}{d} = \frac{500}{0 , 02} = 25000$ В/м. Ответ: 25000.

ЭДС 12 В, внутреннее сопротивление 1 Ом, внешнее 5 Ом. Найдите силу тока.

$I = \frac{12}{5 + 1} = 2$ А. Ответ: 2.

Единицы переводят до подстановки: нКл = $1 0^{- 9}$ Кл, мкКл = $1 0^{- 6}$ Кл, мм = $1 0^{- 3}$ м, см = $1 0^{- 2}$ м. Ошибка на порядок стоит всего задания. Внутреннее сопротивление источника прибавляется к внешнему (оно включено последовательно).

Посмотреть на модели

Интерактивные модели Лаборатории по темам этого номера: величины в них меняются ползунками, и видно, что от чего зависит.

Закон Омасравните две зависимости: прямую и гиперболу Электрическая цепьвыкрутите лампу и сравните два способа соединения Работа и мощность тока, закон Джоуля — Ленцавключите чайник и смотрите на счётчик и на термометр в воде Сопротивление проводника и реостатудлините провод, утолщите его, смените материал — и следите за амперметром Закон Кулона и поле точечных зарядовраздвиньте заряды вдвое и проверьте, во сколько раз упала сила Конденсаторраздвиньте пластины и посмотрите, что стало с зарядом, а что — с напряжением ЭДС и закон Ома для полной цепиуменьшайте внешнее сопротивление до нуля и смотрите, куда уходит напряжение Электризация и электроскоппотрите палочку о шерсть и поднесите к электроскопу, не касаясь его Ток в металле: хаос и дрейф электроноввключите поле — электроны по-прежнему мечутся, но толпа поползла в одну сторону Полупроводниковый диодпереверните батарейку — и ток исчезнет Силовые линии и эквипотенциальные поверхностиповодите зондом и убедитесь: стрелка E везде под прямым углом к зелёной линии Загадка: где спрятаны заряды?найдите оба заряда: где стрелка силы сходится или расходится, там и заряд

Где это проходят в школе

Материал этого номера разбирается в школьном курсе:

Посмотреть и посчитать

Модели

ЭДС и закон Ома для полной цепи Электрическая цепь Работа и мощность тока, закон Джоуля — Ленца Закон Кулона и поле точечных зарядов

Серия: 0