Для решения этой задачи необходимо использовать закон Кулона, который описывает силу взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами. Закон Кулона формулируется следующим образом:
[ F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2}, ]
где:
- ( F ) — сила взаимодействия (в данном случае 0,9 Н),
- ( k ) — коэффициент пропорциональности, известный как константа Кулона (( k \approx 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 )),
- ( q_1 ) и ( q_2 ) — заряды взаимодействующих тел (в кулонах),
- ( r ) — расстояние между зарядами (в метрах).
В нашей задаче заряды равны, поэтому ( q_1 = q_2 = q ). Расстояние между зарядами ( r = 8 \, \text{см} = 0,08 \, \text{м} ).
Подставим известные значения в формулу Кулона:
[ 0,9 = 8.99 \times 10^9 \frac{q^2}{(0,08)^2}. ]
Решим это уравнение относительно ( q ):
- Выразим ( q^2 ):
[ q^2 = \frac{0,9 \cdot (0,08)^2}{8.99 \times 10^9}. ]
- Подсчитаем численное значение:
[ q^2 = \frac{0,9 \cdot 0,0064}{8.99 \times 10^9} = \frac{0,00576}{8.99 \times 10^9}. ]
[ q^2 = 6.41 \times 10^{-13}. ]
- Найдем ( q ):
[ q = \sqrt{6.41 \times 10^{-13}} \approx 8.01 \times 10^{-7} \, \text{Кл}. ]
Теперь, чтобы определить число избыточных электронов в каждом теле, нужно знать заряд одного электрона, который составляет примерно ( 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} ).
Число избыточных электронов ( n ) можно найти как:
[ n = \frac{q}{e} = \frac{8.01 \times 10^{-7}}{1.6 \times 10^{-19}}. ]
Подсчитаем:
[ n \approx 5.00625 \times 10^{12}. ]
Таким образом, каждое тело содержит примерно ( 5.01 \times 10^{12} ) избыточных электронов.