Напряженность является векторной величиной так как определяется отношением силы Кулона к величине единичного положительного заряда:
E= F/q
В результате преобразования формулы Кулона и формулы напряженности имеем зависимость напряженности поля от расстояния, на котором она определяется относительно данного заряда:
E= k* q/r²
В системе СИ:
k= 1/4 π*∈₀= 9*10⁹ Н* M²/кл²
∈₀- электрическая постоянная, равная 8,85*10⁻¹² кл² Н*М²
q- электрический заряд
r= расстояние от заряда до точки в которой определяется напряженность.
Напряженность в данной точке определяется по формуле:
E= kq₁/x²+kq₂/(r-x)²
где r- расстояние между первым и вторым зарядом
x- расстояние между первым и точечным зарядом
P₁ = 2000 Вт, V₁ = 1,7 л, t₁ = 300 с; - чайник
P₂ = 800 Вт, V₂ = 3 л, t₂ = 1080 с; - кипятильник
ΔT = 100 - 25= 75 К; - на такую температуру нагреваем воду
С точки зрения выигрыша во времени для одинаковых объемов воды выгоднее использовать чайник;
Для КПД: η = Q(полезное)/Q(полученное);
Q₁(полезн) = c·ΔT·m₁ = c·ΔT·V₁/ρ = 4200·75·1,7 = 535500 Дж;
Q₁(получ) = P₁t₁ = 2000·300 = 600000 Дж;
η₁ = 535500/600000 = 0,89.
Q₂(полезн) = c·ΔT·m₂ = c·ΔT·V₂/ρ = 4200·75·3 = 945000 Дж;
Q₂(получ) = P₂t₂ = 800·1080 = 864000 Дж;
η₂ = 945000/864000 = 1,09 (> 1; по видимому, подразумеваемое ΔT меньше, чем которое я взял, но это не важно).
η₁ < η₂, значит, чайник менее эффективен с точки зрения экономии электроэнергии.
