Задание №13 ОГЭ по физике


Магнитное поле


Чтобы решить задание №13 ОГЭ по физике, следует хорошо разобраться в сути магнитных явлений. Задание имеет качественный характер, т.е. не предполагает количественных расчетов, а требует только устного анализа. Информация, которая может быть полезной для процесса решения, приведена в разделе теории.


Теория к заданию №13 ОГЭ по физике


Постоянный магнит

Постоянным магнитом считают физ.тело, сохраняющее свою намагниченность в течение длительного времени. Такой магнит имеет 2 полюса, которые называют соответственно северным и южным. Общепринятое их обозначение – N (от англ. north – север) и S (от англ. south – юг).

Кол-во силовых линий постоянного магнита зависит от близости к его полюсам; у полюсов их больше всего. Силовые линии имеют округлые очертания и являются замкнутыми. Их направление – от южного полюса к северному.

Постоянные магниты встречаются в природе, однако люди научились создавать их и искусственно. Традиционными материалами, из которых изготавливают постоянные магниты, являются железо, кобальт, никель, а также некоторые сплавы – чугун, сталь и др. Природные магниты встречаются из руды магнитного железняка.

При контакте двух магнитов они притягиваются противоположными полюсами и отталкиваются одноименными.

Электромагнитная индукция

Электромагнитной индукцией называют явление, испытываемое физ.телом или средой при движении в магнитном поле или при изменении магнитного поля. Заключаться такое явление может в появлении эл.тока, в эл.поляризации либо в возникновении эл.поля. Наблюдающийся при электромагнитной индукции ток называют индукционным.

Для демонстрации этого явления традиционно используют проводящий контур (чаще всего – катушку), на который воздействует один из полюсов магнита. При этом гальванометр, на который замкнут контур, отображает наличие тока, показывая его величину и направление.

Магнитный поток

Магнитный поток – физ.величина, рассчитываемая по формуле:

где B – магнитная индукция (векторная величина), S – площадь контура, через который проходит магн.поток, α – угол между нормалью к плоскости рамки и направлением вектора магн.индукции.

Магнитный поток является векторной величиной. Ед.измерения Ф – Вб (Вебер).

Опыт Эрстеда

Опыт Эрстеда является классическим экспериментальным доказательством воздействия на магнит эл.тока. Его автор – Ганс Эрстед – проводил его следующим образом. Над магнитной стрелкой в параллельной плоскости и в параллельном направлении размещался металлический прямолинейный проводник, по которому пропускал эл.ток. Магн.стрелка при этом отклонялась. При смене направления (на 1800) протекания эл.тока стрелка тоже меняла свое направление в противоположную сторону.

Вывод из опыта Эрстеда: проводник с током создает вокруг себя магнитное поле. Направление силовых линий поля – по окружности вокруг проводника с центром на его оси. При этом их величина зависит от расстояния до проводника (обратно пропорционально) и от силы эл.тока в проводнике (прямо пропорционально).


Разбор типовых вариантов заданий №13 ОГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

Постоянный магнит северным полюсом вносят в катушку, замкнутую на гальванометр (см. рисунок).

Если вносить магнит в катушку южным полюсом с той же скоростью, то показания гальванометра будут примерно соответствовать рисунку

Алгоритм решения:
  1. Анализируем условие и рисунок.
  2. Делаем вывод о том, как отразится на гальванометре перемена полюса вносимого в катушку магнита.
  3. Анализируем предлагаемые рисунки-ответы. Определяем правильный.
Решение:
  1. На рисунке, приведенном в условии, наблюдается явление электромагнитной индукции. При внесении магнита в катушку в ней возникает индукционный ток. На это указывает и отклонившаяся стрелка гальванометра на рисунке.
  2. Если поменять полюс вводимого в катушку магнита, но не поменять скорость его введения, то величина индукционного тока не переменится. Изменится только его направление. Это означает, что стрелка гальванометра отклонится в противоположном (изображенному на рисунке) направлении, но на такое же расстояние относительно центра шкалы – нуля.
  3. На основании анализа, приведенного в п.2, делаем вывод: правильному ответу соответствует рисунок 2. На 1-м рисунке-ответе стрелка отклонена на то же самое расстояние, но и в ту же сторону. На рисунке 3 не верны ни направление стрелки, ни степень ее отклонения. На четвертом рисунке стрелка отклонена в правильном направлении, однако степень ее отклонения чрезмерно велика.

Ответ: 2


Первый вариант (Камзеева, № 3)

В каком случае в замкнутом проводящем контуре будет возникать индукционный ток?

  1. только А
  2. только Б
  3. и А, и Б
  4. ни А, ни Б
Алгоритм решения:
  1. Определяем условие, при котором возникает индукционный эл.ток.
  2. Анализируем рисунки и утверждения А и Б. Делаем вывод относительно наличия индукционного тока в каждом случае.
Решение:
  1. Индукционный эл.ток возникает в контуре, который пронизывает переменный магн.поток. При этом наличие переменного магн.потока означает, что кол-во пронизывающих контур силовых линий изменяется с течением времени.
  2. В обоих утверждениях оговорено, что рамки уже (целиком) находятся в однородном магн.поле. Это значит, что кол-во силовых линий, пронизывающих их, постоянно. В утверждении Б сделан акцент на том, что меняется скорость перемещения рамки. Но скорость движения рамки никак не влияет на кол-во силовых линий, пронизывающих ее в магнитном поле. Кроме того, на обоих рисунках постоянным является угол наклона рамки по отношению к силовым линиям магн.поля (на рис.А силовые линии направлены препендикулярно в плоскость рамки, на рис.Б – перпендикулярно в направлении смотрящего на рамку). Итак, ни одно из условий, в которых находятся рамки на рисунках, не указывает на то, что кол-во силовых линий меняется. Математически этот вывод следует из формулы для магнитного потока . Здесь постоянны все величины, что и описано выше. Т.о., правильным является ответ «ни А, ни Б».

Ответ: 4


Второй вариант (Камзеева, № 6)

График зависимости силы тока I, протекающего в катушке, от времени t, показан на рисунке.

В какой промежуток времени внутри катушки существует магнитное поле?

  1. от 0 до t1
  2. от t2 до t3
  3. от 0 до t1 и от t2 до t3
  4. от 0 до t1 и от t2 до t4
Алгоритм решения:
  1. Основываясь на опыте Эрстеда, выбираем промежутки времени, в течение которых по проводнику не протекает эл.ток.
  2. Определяем промежутки времени, в течение которых магн.поле внутри катушки имеется. Находим верный вариант ответа.
Решение:
  1. Согласно опыту Эрстеда, вокруг проводника, по которому течет эл.ток, существует магн.поле. Из графика видно, что единственным временным промежутком без протекания эл.тока является промежуток от t1 до t2. В течение всех остальных промежутков по проводнику эл.ток протекает и, следовательно, магн.поле внутри катушки существует.
  2. Итак, магн.поле внутри катушки существует на промежутках 0–t1, t2t3, t3t4. Эта ситуация соответствует варианту ответа №4.

Ответ: 4


Третий вариант (Камзеева, № 8)

На рисунке представлены магнитные линии магнитного поля, создаваемого постоянным полосовым магнитом.

Что можно сказать о магнитном поле в точке А внутри магнита?

  1. магнитное поле отсутствует
  2. магнитные линии направлены слева направо →
  3. магнитные линии направлены справа налево ←
  4. магнитные линии направлены перпендикулярно плоскости рисунка
Алгоритм решения:
  1. Анализируем рисунок. Делаем вывод об истинности утверждения 1.
  2. Выясняем справедливость остальных утверждений. Определяем среди них правильное.
Решение:
  1. Из рисунка видно, что силовые линии, входя в магнит справа, выходя затем с левой стороны. Это означает, что они проходят сквозь магнит. Из этого делаем вывод: магнитное поле внутри магнита существует, а значит, оно существует и в т.А. Следовательно, утверждение 1 неверно.
  2. Из рисунка же (что и оговорено в п.1) очевидно и то, что силовые линии в т.А не могут быть направлены слева направо или перпендикулярно плоскости изображения. Они направлены справа налево, пронизывая магнит в этом направлении во всех его точках. Следовательно, верным является вариант ответа №3.

Ответ: 3