Скакой силой отталкиваются два электрона, находящиеся друг от друга на расстоянии 2•10-10 м.

f=9*10^9*q*q         

      r^2                             заряд одного электрона q=-1,6*10^-19 кл

 

f=9*10^9*(-1.6)*10^-19*(-1,6)*10^-19

      ( 2*10^-10)^2

f=5.76*10^-9

электрический ток вырабатывается в  генераторах  — устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. к генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи1, солнечные батареи и т. п. исследуются возможности создания принципиально новых типов генераторов.1  в термобатареях используется свойство двух контактов разнородных материалов создавать эдс за счет разности температур контактов.  напримep, разрабатываются так называемые топливные элементы, в которых энергия, в результате реакции водорода с кислородом, непосредственно прекращается в электрическую.

область применения каждого из перечисленных типов генераторов электроэнергии определяется их характеристиками. так, электростатические машины высокую разность потенциалов, но не способны создать в цепи сколько-нибудь значительную  силу тока. гальванические элементы могут дать большой ток, но продолжительность их действия невелика.

основную роль в наше время выполняют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. в этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую. их действие основано на явлении электромагнитной индукции. такие генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.

в дальнейшем, говоря о генераторах, мы будем иметь в виду именно индукционные электромеханические генераторы.

генератор переменного тока.

в настоящее время имеется много различных типов индукционных генераторов. но все они состоят из одних и тех же основных частей. это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная эдс (в рассмотренной модели генератора это вращающаяся рамка). так как эдс, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда эдс  индукции  в рамке пропорциональна числу ее витков. она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока (фm  = bs) через каждый виток 

дано

s=100 см^2  =100*10^-4 м2

d=3 мм  =3*10^-3 м

u=300 b

ε1=1  - относительная диэлектрическая проницаемость воздуха

ε2=5  - относительная диэлектрическая проницаемость фарфора

ε0     = 8.85*10^-12 ф/м  - электрическая постоянная

w1 - ?   ω1 -?

w2 - ?   ω2 -?

 

решение

 

энергия поля конденсатора

w=cu^2/2

где

u - разность потенциалов на пластинах конденсатора

с  - электроемкость

емкость конденсатора

c=εε0s/d

w=cu^2/2 = εε0s/d  * u^2/2

w1=1*8.85*10^-12*100*10^-4/(3*10^-3) * 300^2/2 =1.3275*10^-6   дж= 1.33 мкдж

w2=5*8.85*10^-12*100*10^-4/(3*10^-3) * 300^2/2 =6.6375*10^-6   дж= 6.64 мкдж

 

объемная плотность энергии поля конденсатора

ω=w/v   

где 

w  - энергия поля конденсатора

v=sd-  объем, занимаемый по­лем (объем пространства между пластинами конденсатора )

ω=w/v =w/(sd)

ω1=1.3275*10^-6   /(100*10^-4*3*10^-3)=0.044 дж/м3

ω2=6.6375*10^-6   /(100*10^-4*3*10^-3)=0.221 дж/м3

 

ответ

w1=1.3275*10^-6   дж= 1.33 мкдж

w2=6.6375*10^-6   дж= 6.64 мкдж

ω1=0.044 дж/м3

ω2=0.221 дж/м3