Чтобы напряженность электрического поля E в точке на расстоянии R от точечного заряда q в вакууме оставалась неизменной при помещении этого заряда в воду, необходимо учесть влияние диэлектрической проницаемости среды.
В вакууме напряженность электрического поля, созданного точечным зарядом q, вычисляется по формуле:
\[ E = \frac{k \cdot q}{R^2} \]
где k — электростатическая постоянная (приблизительно \( 8.99 \times 10^9 \, \text{Н·м}^2/\text{Кл}^2 \)).
При переходе в воду, которая имеет диэлектрическую проницаемость ε, напряженность электрического поля изменится по формуле:
\[ E' = \frac{k \cdot q'}{\varepsilon \cdot R^2} \]
где \( q' \) — новый заряд, а \( \varepsilon \) — диэлектрическая проницаемость воды, примерно равная 80.
Чтобы сохранить напряженность поля E неизменной, мы должны установить равенство:
\[ \frac{k \cdot q}{R^2} = \frac{k \cdot q'}{\varepsilon \cdot R^2} \]
Упрощая это уравнение, мы получаем:
\[ q' = \varepsilon \cdot q \]
Это означает, что новый заряд \( q' \) должен быть равен произведению диэлектрической проницаемости воды на исходный заряд \( q \).
Таким образом, чтобы напряженность электрического поля не изменилась, нужно увеличить точечный заряд в воде в 80 раз (учитывая диэлектрическую проницаемость воды).
