Для определения силы взаимодействия между двумя точечными зарядами можно использовать закон Кулона. Этот закон описывает силу электростатического взаимодействия между двумя заряженными частицами. Формула закона Кулона выглядит следующим образом:
[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} ]
где:
- ( F ) — сила взаимодействия между зарядами,
- ( k ) — коэффициент пропорциональности, называемый электростатической постоянной (или постоянной Кулона), ( k \approx 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2 \cdot \text{Кл}^{-2} ),
- ( q_1 ) и ( q_2 ) — величины заряженных частиц,
- ( r ) — расстояние между зарядами.
В данном случае:
- ( q_1 = 2 \, \text{нКл} = 2 \times 10^{-9} \, \text{Кл} ),
- ( q_2 = 4 \, \text{нКл} = 4 \times 10^{-9} \, \text{Кл} ),
- ( r = 3 \, \text{см} = 0.03 \, \text{м} ).
Теперь подставим эти значения в формулу:
[ F = 8.99 \times 10^9 \, \frac{\text{Н} \cdot \text{м}^2}{\text{Кл}^2} \cdot \frac{|2 \times 10^{-9} \, \text{Кл} \cdot 4 \times 10^{-9} \, \text{Кл}|}{(0.03 \, \text{м})^2} ]
Сначала упростим числитель:
[ 2 \times 10^{-9} \, \text{Кл} \cdot 4 \times 10^{-9} \, \text{Кл} = 8 \times 10^{-18} \, \text{Кл}^2 ]
Теперь знаменатель:
[ (0.03 \, \text{м})^2 = 9 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 ]
Подставим эти значения в формулу:
[ F = 8.99 \times 10^9 \, \frac{\text{Н} \cdot \text{м}^2}{\text{Кл}^2} \cdot \frac{8 \times 10^{-18} \, \text{Кл}^2}{9 \times 10^{-4} \, \text{м}^2} ]
Рассчитаем дробь:
[ \frac{8 \times 10^{-18} \, \text{Кл}^2}{9 \times 10^{-4} \, \text{м}^2} = \frac{8}{9} \times 10^{-14} \, \frac{\text{Кл}^2}{\text{м}^2} \approx 0.888 \times 10^{-14} \, \frac{\text{Кл}^2}{\text{м}^2} ]
Теперь умножим это значение на 8.99 × 10^9:
[ F \approx 8.99 \times 10^9 \times 0.888 \times 10^{-14} \, \text{Н} ]
[ F \approx 7.98 \times 10^{-5} \, \text{Н} ]
Таким образом, сила взаимодействия между двумя точечными зарядами 2 нКл и 4 нКл, находящимися на расстоянии 3 см, составляет приблизительно ( 7.98 \times 10^{-5} \, \text{Н} ).