Задание №21 ЕГЭ Физика: разбор и критерии
Ответ на это задание — развёрнутое решение. В тренажёре его проверяет ИИ по официальным критериям ФИПИ, а здесь есть эталонное решение из банка.
Условие
Три параллельных длинных прямых проводника 1, 2 и 3 перпендикулярны плоскости рисунка и пересекают ее в вершинах равностороннего треугольника со стороной a. Токи в проводниках сонаправлены и равны I. Опираясь на законы электродинамики, определите направление вектора индукции результирующего магнитного поля в точке O — центре треугольника. Как изменится направление вектора индукции результирующего магнитного поля в точке O, если направление электрического тока в проводнике 3 изменить на противоположное?
Подсказки — как подойти к решению
- Построй в точке O векторы индукции поля каждого проводника по правилу правой руки: каждый вектор перпендикулярен радиусу, проведённому от проводника. Токи и расстояния одинаковы, поэтому модули всех трёх векторов равны.
- Сложи векторы по принципу суперпозиции, разложив их на составляющие. Посмотри, что дают вместе поля проводников 1 и 2, и реши, как изменится эта картина, если у проводника 3 ток пойдёт в обратную сторону.
Решение
Для поля, созданного прямым проводником с током, магнитные линии определяются правилом правой руки. Вектор магнитной индукции в точке O будет направлен по касательной к магнитной линии, а значит, перпендикулярно радиусу окружности вокруг данного проводника. Поскольку токи одинаковые и проводники равноудалены от точки O, то модули векторов напряженности равны между собой. Исходя из этих соображений, изобразим вектора магнитной индукции в точке O полей, созданных каждым проводником.
По принципу суперпозиции полей B̄ = B̄₁ + B̄₂ + B̄₃. Из соображений геометрии вектора индукции первого и второго полей образуют с горизонталью угол 60 °. Тогда в проекции на ось Ох:
B_x = B₃ − B₁ · cos 60 ° − B₂ · cos 60 ° = 0.
Если в третьем проводнике поменять направление тока на противоположное, то изменится на противоположное направление вектора индукции поля вокруг третьего проводника.
Тогда проекция результирующего вектора индукции в точке О будет:
B_x = B₃ + B₁ · cos 60 ° + B₂ · cos 60 ° = 2B₁, то есть увеличится.
Ответ: в первом случае равен 0, во втором случае направлен вправо и увеличился.
Критерии оценивания ФИПИ
| Критерий (до 3 баллов) | Балл |
|---|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ, и полное верное объяснение с указанием наблюдаемых явлений и законов. | — |
| 3 Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты. И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | — |
| 2 Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. (ИЛИ) Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | — |
| 1 Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | — |
| 0 Максимальный балл | 3 |
Типичные ошибки
- Ученик складывает модули индукций и получает 3B, забывая, что в центре равностороннего треугольника векторы направлены под углом 120° друг к другу и их векторная сумма равна нулю; при смене направления тока он теряет знак проекции.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №21 по физике · Разбор темы №21 с нуля