Законы и правила электродинамики: формулы для ОГЭ

Коротко о главном

Электродинамика в ОГЭ — это раздел про электрический ток, электрические цепи, взаимодействие зарядов и магнитные явления. Основа успеха: знать формулы закона Ома, уметь считать соединения проводников (последовательное и параллельное), помнить закон Джоуля-Ленца и закон Кулона, а также правила для сил Ампера и Лоренца. Задания 1, 3, 5 чаще проверяют понятия и формулы, 9 и 10 — расчётные задачи и работу с графиками/схемами.

Определения и формулы/правила

Величина / закон	Формула	Единицы
Сила тока	$I = \dfrac{q}{t}$	А
Напряжение	$U = \dfrac{A}{q}$	В
Закон Ома для участка цепи	$I = \dfrac{U}{R}$	—
Сопротивление проводника	$R = \rho \dfrac{l}{S}$	Ом
Мощность тока	$P = UI = I^2R = \dfrac{U^2}{R}$	Вт
Закон Джоуля–Ленца	$Q = I^2Rt$	Дж
Работа тока	$A = UIt$	Дж
Закон Кулона	$F = k\dfrac{q_1 q_2}{r^2}$	Н
Напряжённость поля	$E = \dfrac{F}{q} = \dfrac{U}{d}$	Н/Кл, В/м
Сила Ампера	$F = BIl\sin\alpha$	Н
Сила Лоренца	$F = qvB\sin\alpha$	Н
ЭДС индукции	$\varepsilon_i = \dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$	В

Последовательное соединение проводников: $$I_1 = I_2 = I,\quad U = U_1 + U_2,\quad R_{общ} = R_1 + R_2$$

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

Правило буравчика — определяет направление линий магнитного поля вокруг проводника с током: если ввинчивать буравчик по направлению тока, вращение ручки показывает направление поля.

Правило левой руки — для силы Ампера и Лоренца: четыре пальца — по направлению тока (или скорости заряда), линии поля входят в ладонь, отогнутый большой палец показывает направление силы.

Правило Ленца — индукционный ток всегда направлен так, чтобы препятствовать изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Взаимодействие зарядов: одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые — притягиваются. Заряд сохраняется в изолированной системе (закон сохранения электрического заряда).

Как применять

Пример 1. Последовательное соединение. Два резистора $R_1 = 4\ Ом$ и $R_2 = 6\ Ом$ соединены последовательно, напряжение на цепи $U = 20\ В$. Найти силу тока. $$R_{общ} = R_1 + R_2 = 10\ Ом$$ $$I = \dfrac{U}{R_{общ}} = \dfrac{20}{10} = 2\ А$$

Пример 2. Параллельное соединение. Два резистора по $R_1 = R_2 = 8\ Ом$ подключены параллельно к напряжению $U = 16\ В$. Найти общий ток. $$I_1 = \dfrac{U}{R_1} = 2\ А,\quad I_2 = \dfrac{U}{R_2} = 2\ А$$ $$I = I_1 + I_2 = 4\ А$$

Пример 3. Закон Джоуля-Ленца. По проводнику сопротивлением $R = 5\ Ом$ течёт ток $I = 2\ А$ в течение $t = 10\ с$. Найти выделившееся тепло. $$Q = I^2Rt = 4 \cdot 5 \cdot 10 = 200\ Дж$$

Типичные ошибки

• Путают формулы для последовательного и параллельного соединения: складывают сопротивления при параллельном соединении вместо использования формулы обратных величин.
• Забывают, что при последовательном соединении ток одинаков, а при параллельном — одинаково напряжение.
• Не переводят единицы измерения (мм² в м² для сопротивления, минуты в секунды для времени).
• Путают напряжённость поля $E$ и напряжение $U$, забывая формулу $E = U/d$.
• Неправильно применяют правило левой руки: путают направление тока и направление силы.
• Забывают знак минус или суть правила Ленца — направление индукционного тока определяют «по смыслу», а не механически.
• При расчёте мощности используют не ту формулу для условий задачи (например, применяют $P = U^2/R$, когда неизвестно напряжение, а известен ток).

Где встречается на экзамене

• Задание 1 — понятия и величины электродинамики (сила тока, напряжение, заряд, магнитное поле).
• Задание 3 — соответствие формул и физических величин, качественные вопросы по электричеству и магнетизму.
• Задание 5 — анализ графиков зависимости величин (например, силы тока от напряжения — закон Ома).
• Задание 9 — расчётная задача на электрические цепи (последовательное/параллельное соединение, мощность, работа тока).
• Задание 10 — комплексная задача, часто на закон Джоуля-Ленца, закон Кулона или силу Ампера/Лоренца.