Формулы электрических явлений для ОГЭ по физике

Коротко о главном

Электрические явления в ОГЭ — это законы постоянного тока: связь силы тока, напряжения и сопротивления (закон Ома), работа и мощность тока, соединения проводников. Все формулы работают с СИ: ток — в амперах (А), напряжение — в вольтах (В), сопротивление — в омах (Ом), работа — в джоулях (Дж), мощность — в ваттах (Вт), время — в секундах (с).

Определения и формулы/правила

Величина	Обозначение	Формула	Единица
Сила тока	$I$	$I = \dfrac{q}{t}$	А
Напряжение	$U$	$U = \dfrac{A}{q}$	В
Сопротивление	$R$	$R = \rho \dfrac{l}{S}$	Ом
Закон Ома	—	$I = \dfrac{U}{R}$	—
Работа тока	$A$	$A = U I t = I^2 R t = \dfrac{U^2}{R} t$	Дж
Мощность тока	$P$	$P = U I = I^2 R = \dfrac{U^2}{R}$	Вт
Количество теплоты (закон Джоуля–Ленца)	$Q$	$Q = I^2 R t$	Дж

Последовательное соединение: $$I_1 = I_2 = I,\quad U = U_1 + U_2,\quad R = R_1 + R_2$$

Параллельное соединение: $$U_1 = U_2 = U,\quad I = I_1 + I_2,\quad \dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}$$

Для двух резисторов параллельно удобна формула: $$R = \dfrac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}$$

Формула сопротивления проводника: $$R = \rho \dfrac{l}{S}$$ где $\rho$ — удельное сопротивление материала (табличная величина), $l$ — длина проводника, $S$ — площадь поперечного сечения.

Правило: амперметр включается последовательно в цепь (измеряет ток через элемент), вольтметр — параллельно элементу (измеряет напряжение на нём).

Как применять

Пример 1. Резистор сопротивлением $R = 10$ Ом подключён к источнику напряжением $U = 5$ В. Найти силу тока. По закону Ома: $$I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{5}{10} = 0{,}5\ \text{А}$$

Пример 2. Два резистора $R_1 = 4$ Ом и $R_2 = 6$ Ом соединены последовательно. Найти общее сопротивление и ток в цепи при напряжении источника 20 В. $$R = R_1 + R_2 = 4 + 6 = 10\ \text{Ом}$$ $$I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{20}{10} = 2\ \text{А}$$ Ток одинаков во всей цепи, так как соединение последовательное.

Пример 3. Электрический чайник мощностью $P = 1000$ Вт работает $t = 5$ мин. Найти работу тока. Переводим время в секунды: $t = 300$ с. $$A = P t = 1000 \cdot 300 = 300\,000\ \text{Дж} = 300\ \text{кДж}$$

Типичные ошибки

• Путают формулы для последовательного и параллельного соединения — при последовательном складывают сопротивления, при параллельном складывают обратные величины сопротивлений.
• Забывают перевести минуты в секунды при расчёте работы и количества теплоты.
• Считают, что напряжение одинаково на всех элементах при последовательном соединении — на самом деле одинаков ток, а напряжение складывается.
• Путают включение амперметра и вольтметра в схеме: амперметр — последовательно, вольтметр — параллельно.
• Используют формулу $R = \rho l/S$ без перевода единиц длины и площади в метры и квадратные метры.
• Ошибаются в подстановке значений при использовании $P = U^2/R$ или $P = I^2 R$, путая, какая формула удобнее в зависимости от известных величин.

Где встречается на экзамене

Тема «Формулы электрических явлений» проверяется в заданиях №1, 9, 10, 20, 21, 22 ОГЭ по физике: в №1 и 9 — на понимание формул и определение физических величин, в №10 — на анализ графиков зависимости величин, в №20–22 — в расчётных задачах на закон Ома, соединения проводников, работу и мощность тока, а также в задачах на чтение показаний приборов и анализ электрических схем.