Два одинаковых металлических шарика, имеющих заряды +150 нКл и -60 нКл, были приведены в соприкосновение, а затем удалены на расстояние 10 см. Какова сила электрического взаимодействия между шариками после их соприкосновения?

Физика Колледж Электрическое взаимодействие электрическое взаимодействие металлические шарики заряды сила взаимодействия физика 12 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть несколько шагов:

1. Определение зарядов после соприкосновения: Когда два заряженных тела соприкасаются, они обмениваются зарядом до тех пор, пока не достигнут одинакового потенциала. В данном случае у нас есть шарик с зарядом +150 нКл и шарик с зарядом -60 нКл.
2. Нахождение общего заряда: Сначала найдем общий заряд двух шариков:
   • Q_общий = +150 нКл + (-60 нКл) = +90 нКл.
3. Распределение заряда: После соприкосновения заряды распределяются поровну между двумя шариками, так как они одинаковые. Таким образом, каждый шарик получит:
   • Q_1 = Q_2 = Q_общий / 2 = +90 нКл / 2 = +45 нКл.
4. Расчет силы электрического взаимодействия: Теперь, когда мы знаем заряды шариков, можем использовать закон Кулона для вычисления силы взаимодействия между ними. Формула выглядит так:
   • F = k * |Q_1 * Q_2| / r^2,
   где:
   • F - сила взаимодействия;
   • k - электрическая постоянная, примерно равная 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²;
   • Q_1 и Q_2 - заряды шариков (в Кл);
   • r - расстояние между шариками (в метрах).
5. Подстановка значений: Теперь подставим известные значения в формулу:
   • Q_1 = +45 нКл = 45 * 10^(-9) Кл;
   • Q_2 = +45 нКл = 45 * 10^(-9) Кл;
   • r = 10 см = 0.1 м.
   Теперь подставляем в формулу:
   • F = (8.99 * 10^9) * |(45 * 10^(-9)) * (45 * 10^(-9))| / (0.1)^2.
6. Вычисление силы: Рассчитаем:
   • F = (8.99 * 10^9) * (2025 * 10^(-18)) / 0.01 = (8.99 * 2025) * 10^(-9) Н.
   • F ≈ 18.2 Н.

Таким образом, сила электрического взаимодействия между шариками после их соприкосновения составляет примерно 18.2 Н.