одинаковые небольшие проводящие шарики, заряженные одноименными зарядами q1= 5 мКл и q2= 20 мКл, находятся на расстоянии L друг от друга (L много больше радиуса шариков). Шарики привели в соприкосновение и вновь развели на такое же расстояние. При этом воздействие между ними?

Когда два заряженных проводящих шарика соприкасаются, их заряды перераспределяются так, чтобы заряд на каждом шарике стал одинаковым. Это происходит из-за проводимости материала шариков: заряды стремятся к равновесию, выравнивая электрический потенциал на их поверхностях.

Распределение заряда после соприкосновения

1. Исходные заряды:

   • Заряд первого шарика: $q_1 = 5 \, \text{мКл} = 5 \cdot 10^{-3} \, \text{Кл}$,
   • Заряд второго шарика: $q_2 = 20 \, \text{мКл} = 20 \cdot 10^{-3} \, \text{Кл}$.

2. Суммарный заряд: При соприкосновении заряды складываются:

   $$Q_{\text{общий}} = q_1 + q_2 = 5 \cdot 10^{-3} + 20 \cdot 10^{-3} = 25 \cdot 10^{-3} \, \text{Кл}.$$

3. Распределение заряда: Поскольку шарики одинаковые, их емкости равны, и заряд распределяется поровну:

   $$q_{\text{после}} = \frac{Q_{\text{общий}}}{2} = \frac{25 \cdot 10^{-3}}{2} = 12.5 \cdot 10^{-3} \, \text{Кл}.$$

   Теперь каждый шарик имеет заряд $q_{\text{после}} = 12.5 \, \text{мКл}$.

Сила взаимодействия после разведения

После того как шарики разошлись на расстояние $L$, сила их взаимодействия можно рассчитать по закону Кулона:

где:

• $k = 9 \cdot 10^9 \, \text{Н·м}^2/\text{Кл}^2$ — коэффициент пропорциональности,
• $q_1 = q_2 = 12.5 \cdot 10^{-3} \, \text{Кл}$,
• $L$ — расстояние между шариками.

Подставляем значения:

Упрощаем:

Итак, сила взаимодействия между шариками после соприкосновения меньше, чем до соприкосновения, поскольку заряды уравнялись и уменьшились в сравнении с исходным зарядом второго шарика $q_2$.

Итог:

• До соприкосновения взаимодействие между шариками определялось их исходными зарядами $q_1$ и $q_2$.
• После соприкосновения и разведения заряды уравнялись ($q = 12.5 \, \text{мКл}$), что привело к уменьшению силы отталкивания.