Калорійність пиріжка з варенням 900кДЖ. Вважаючи, що внутрішня енергія пиріжка перетворюється на мехагічну роботу з ККД 40%, знайдіть на драбину якої висоти ви зможете піднятися за рахунок енергії пиріжка

Объяснение:

Дано:

R1 = 50 мм

R2 = 80 мм

ф1 = 120 В

ф2 = 50 В

ф — ?

Для расчета потенциала заряженного тела необходимо знать его емкость и электрический заряд:

ф = Q / C.

Заряд каждого шара соответственно равен

Q1 = C1ф1 и Q2 = C2ф2.

так как это шары, можно записать

C1 = Q1 / (Q1 / 4πε0R1); C2 = Q2 / (Q2 / 4πε0R2),  тогда

Q1 = 4πε0R1ф1     Q1 = 4πε0R2ф2.

После соединения произойдет перераспределение зарядов между шарами таким об­разом, что их потенциалы станут равными. То есть

q1 = 4πε0R1ф     q2 = 4πε0R2ф

В соответствии с законом сохранения электрических зарядов

q1 + q2 = q1’ + q2’

или

4πε0R1ф1 + 4πε0R1ф1 = 4πε0R1ф + 4πε0R1ф  отсюда

R1ф1 + R2ф2 = R1ф + R2ф  или

ф = (R1ф1 + R2ф2) / (R1 + R2).

Найдем потенциалы шаров после соединения:

ф = (5 * 10-2 м * 120 В + 8 * 10-2 м * 50 В) / (5 * 10-2 м + 8 * 10-2 м) = 76,92В

915 мкДж

458 мкДж

Объяснение:

Работа по перенесению заряда из ∞ (φ=0) в данную точку поля, по сути есть его потенциальная энергия в данной точке (W=qφ). Отсюда ясно, что нам надо искать потенциалы. Потенциал заряженного шара снаружи определяется простым соотношением

, где q-заряд шара, Кл; R - расстояние от центра шара до данной точки поля, м.

Заряд шара легко найти, перемножив его площадь на поверхностную плотность заряда

Кл

Потенциал поля шара на расстоянии 1 см от его поверхности (легко понять что до центра шара расстояние будет 1+9=10 см)

В

Работа по перемещению заряда в эту точку

Дж (915 мкДж)

Для определения работы на последних 10 см пути надо вычислить разность потенциалов (напряжение) между этими точками

В

Работа по перемещению заряда

Дж (458 мкДж).