РУҚА
Задания № 2, 5, 10, 13 · ОГЭ

Задачи на магнитное поле

Алгоритмы решения задач на магнитную индукцию, силу Ампера и силу Лоренца
6 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Задачи на магнитное поле удобно решать по одному алгоритму: определить действующее тело и силу, выбрать формулу, установить угол между векторами, перевести единицы в СИ и проверить направление или размерность ответа. Эта страница помогает систематизировать материал после изучения силы Ампера и силы Лоренца.

1. Что нужно определить в условии

Сначала выясните, о каком объекте говорится в задаче: о проводнике с током, о движущейся заряженной частице или о самом магнитном поле. Основная характеристика поля — вектор магнитной индукции \(\vec B\). Его модуль \(B\) показывает, насколько сильно поле действует на ток или движущийся заряд, а направление задаётся касательной к магнитной силовой линии.

D
Магнитная индукция

Магнитная индукция \(\vec B\) — векторная физическая величина, характеризующая магнитное поле. В задачах её модуль обычно выражают в теслах: \(1\ \text{Тл}=1\ \text{Н}/(\text{А}\cdot\text{м})\).

\(B\)
магнитная индукция
Тл
\(I\)
сила тока
А
\(l\)
длина проводника
м
\(q\)
электрический заряд
Кл
\(v\)
скорость частицы
м/с
\(F\)
сила
Н

В условии часто встречаются миллиметры, сантиметры, миллиамперы, микрокулоны и километры в секунду. До подстановки переведите их в основные единицы СИ: \(1\ \text{см}=10^{-2}\ \text{м}\), \(1\ \text{мА}=10^{-3}\ \text{А}\), \(1\ \text{мкКл}=10^{-6}\ \text{Кл}\).

Первый шаг

Сделайте краткую запись: выпишите данные, искомую величину, угол и направление поля. Если векторное условие не указано явно, найдите его по рисунку или по словам «перпендикулярно», «параллельно», «в плоскость рисунка».

2. Сила Ампера: проводник с током

На прямой проводник длиной \(l\) с током \(I\), помещённый в магнитное поле, действует сила Ампера. Она зависит от магнитной индукции, тока, длины участка и угла \(\alpha\) между направлением тока и вектором \(\vec B\).

\[F_A=BIl\sin\alpha\]1
T
Правило для силы Ампера

Модуль силы Ампера равен \(F_A=BIl\sin\alpha\). Если проводник перпендикулярен линиям магнитного поля, \(\alpha=90^\circ\) и \(F_A=BIl\). Если проводник параллелен полю, \(\alpha=0^\circ\) и сила равна нулю.

Направление силы определяют правилом левой руки: расположите левую руку так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, четыре пальца были направлены по току, а отогнутый большой палец показывал направление силы. Для отрицательного ответа по направлению удобно отдельно указать, что сила направлена противоположно выбранной оси.

IF_AB
Схема взаимно перпендикулярных направлений тока \(I\), силы Ампера \(F_A\) и магнитной индукции \(B\).

Если требуется найти не силу, а другую величину, преобразуйте формулу: \(B=F_A/(Il\sin\alpha)\), \(I=F_A/(Bl\sin\alpha)\) или \(l=F_A/(BI\sin\alpha)\). В задачах с равновесием проводника сила Ампера может уравновешивать силу тяжести: \(F_A=mg\), если других сил нет.

Проверьте себя

Проводник с током расположен параллельно линиям однородного магнитного поля. Чему равна сила Ампера?

3. Сила Лоренца: движущийся заряд

На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца. В школьных задачах обычно рассматривают только магнитную составляющую этой силы. Она зависит от заряда \(q\), скорости \(v\), магнитной индукции \(B\) и угла \(\alpha\) между \(\vec v\) и \(\vec B\).

\[F_L=|q|vB\sin\alpha\]2
T
Правило для силы Лоренца

Модуль силы Лоренца равен \(F_L=|q|vB\sin\alpha\). Для положительного заряда направление находят правилом левой руки, учитывая направление скорости вместо тока. Для отрицательного заряда направление противоположно.

Если частица движется перпендикулярно магнитному полю, сила максимальна: \(F_L=|q|vB\). Если скорость направлена вдоль поля, сила равна нулю. Важно: магнитная сила всегда перпендикулярна скорости частицы, поэтому не изменяет модуль скорости и кинетическую энергию, а меняет направление движения.

D
Движение заряда в поле

При \(\vec v\perp\vec B\) заряженная частица движется по окружности. Магнитная сила играет роль центростремительной силы: \(|q|vB=mv^2/R\).

\[R=\frac{mv}{|q|B}\]3

Если скорость имеет составляющую вдоль поля, движение состоит из кругового движения поперёк поля и равномерного движения вдоль него; траектория становится винтовой. В типовых заданиях чаще всего нужно найти силу, радиус окружности, период обращения или сравнить отклонение частиц.

4. Универсальный алгоритм и разобранный пример

  1. Прочитайте условие и определите, действует ли сила Ампера или сила Лоренца.
  2. Запишите формулу с синусом угла между соответствующими направлениями.
  3. Установите угол: \(0^\circ\), \(90^\circ\) или другой указанный в условии.
  4. Переведите все величины в СИ и выполните вычисления.
  5. Проверьте единицы, порядок величины и направление силы.
№
Пример: сила Лоренца

Протон с зарядом \(q=1{,}6\cdot10^{-19}\ \text{Кл}\) движется со скоростью \(3\cdot10^6\ \text{м/с}\) перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией \(0{,}20\ \text{Тл}\). Найдём модуль силы Лоренца.

1
Записываем закон для силы Лоренца и учитываем, что угол равен \(90^\circ\).
\(\displaystyle F_L=|q|vB\sin90^\circ=|q|vB\)
2
Подставляем данные в единицах СИ.
\(\displaystyle F_L=1{,}6\cdot10^{-19}\cdot3\cdot10^6\cdot0{,}20\)
3
Перемножаем числовые множители и степени десяти.
\(\displaystyle F_L=0{,}96\cdot10^{-13}\ \text{Н}=9{,}6\cdot10^{-14}\ \text{Н}\)

Ответ: \(F_L=9{,}6\cdot10^{-14}\ \text{Н}\). Если в задаче спрашивают радиус траектории, после нахождения силы используют равенство \(F_L=mv^2/R\). Если спрашивают направление, одного численного расчёта недостаточно: нужно применить правило левой руки и изменить направление на противоположное для отрицательного заряда.

5. Частые ошибки и дополнительные случаи

!
Частые ошибки

1) Забывают множитель \(\sin\alpha\) и считают формулу максимальной при любом положении. 2) Используют знак заряда в модуле силы: в формуле должно быть \(|q|\), а знак влияет на направление. 3) Путают длину проводника \(l\) со смещением частицы. 4) Не переводят сантиметры и миллиамперы в СИ. 5) Считают, что магнитное поле совершает работу над зарядом: магнитная сила перпендикулярна скорости, поэтому её работа равна нулю.

В задачах на измерение магнитной индукции величину \(B\) иногда находят косвенно через силу, ток и длину проводника. Если в условии рассматривается изменение магнитного потока и возникающий ток, это уже задача на электромагнитную индукцию, а не только на силу Ампера или Лоренца.

Для рисунков полезно заранее выбрать оси координат. Например, направление «из плоскости рисунка к наблюдателю» обозначают точкой, а «в плоскость» — крестиком. Не смешивайте направление поля, направление тока или скорости и направление силы: это три разные стрелки.

Запомнить

Сила Ампера действует на проводник с током: \(F_A=BIl\sin\alpha\). Сила Лоренца действует на движущийся заряд: \(F_L=|q|vB\sin\alpha\). В обоих случаях сила исчезает при параллельности соответствующего направления линиям поля.

Q
Быстрый тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · сила Ампера
Как изменится сила Ампера, если ток увеличить в 2 раза, а остальные величины оставить прежними?
Главное за минуту

Главное

  • Перед решением определите объект: проводник с током или движущийся заряд.
  • Для силы Ампера используйте \(F_A=BIl\sin\alpha\), для силы Лоренца — \(F_L=|q|vB\sin\alpha\).
  • Угол берут между вектором магнитной индукции и током либо скоростью.
  • Направление силы находят правилом левой руки; для отрицательного заряда направление противоположно.
  • Переводите данные в СИ и помните: магнитная сила не изменяет энергию частицы, а меняет направление её движения.