Два одинаковых проводящих шарика, обладающих зарядами 80 нКл и 20 нКл, находятся на некотором расстоянии друг от друга. Их приводят в соприкосновение и разводят на прежнее расстояние. На сколько процентов увеличится в результате сила взаимодействия?
Сила взаимодействия зарядов — сила Кулона, которая равна: \[\; \; \; F_\text{К}=\dfrac{ 1}{4\pi \varepsilon \varepsilon_o}\cdot\dfrac{|q_1||q_2|}{r^2} \; \; \; \; \; (1)\] где \(\varepsilon\) — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, \(\varepsilon_o\) — электрическая постоянная, \(q_1\) и \(q_2\) — заряды первого и второго шарика, \(r\) — расстояние между шариками.
По закону сохранения заряда: \[q_1+q_2=2q \; \; \; \Rightarrow \; \; \; q = \dfrac{q_1+q_2}{2}\] \[\; \; \; \; \; q= \dfrac{80\text{ нКл}+20\text{ нКл}}{2} =50 \text{ нКл} \; \; \; \; \; (2)\] Из формулы (1) видно, что сила Кулона прямо пропорциональна произведению модулей зарядов.
Поэтому отношение модуля силы Кулона до приведения шариков в соприкосновение к модулю силы Кулона после равно отношению произведению модулей зарядов шариков до взаимодействия к произведению модулей зарядов шариков после соприкосновения.
Найдем произведение модулей зарядов до их взаимодействия: \[|q_1|\cdot|q_2|= 80\text{ нКл}\cdot20\text{ нКл} = 1600\] С учетом (2) найдем произведение модулей зарядов после их взаимодействия: \[|q|\cdot|q|= 50\text{ нКл}\cdot50\text{ нКл} = 2500\] Найдем, на сколько процентов увеличится в результате сила взаимодействия: \[\dfrac{|q|\cdot|q|}{|q_1|\cdot|q_2|}=\dfrac{2500}{1600}=1,5625\] Следовательно, сила взаимодействия увеличится на 56,25%
Ответ: 56,25