Для определения силы взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами в вакууме можно использовать закон Кулона. Формула для расчета силы взаимодействия имеет вид:
\[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]
где:
- \( F \) — сила взаимодействия,
- \( k \) — коэффициент пропорциональности (в вакууме \( k \approx 8.99 \times 10^9 \, \text{Н m}^2/\text{Кл}^2 \)),
- \( q_1 \) и \( q_2 \) — значения зарядов (в данном случае оба равны 12 нКл или \( 12 \times 10^{-9} \, \text{Кл} \)),
- \( r \) — расстояние между зарядами (3 см или \( 0.03 \, \text{м} \)).
Подставим известные данные в формулу:
\[ F = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{|12 \times 10^{-9} \cdot 12 \times 10^{-9}|}{(0.03)^2} \]
Теперь, давайте определим, как изменится эта сила, если заряды будут находиться в воде. Вода имеет диэлектрическую проницаемость \( \varepsilon \), которая примерно равна 81. Это приведет к изменению коэффициента \( k \) в формуле для силы на следующее:
\[ k_{вода} = \frac{k}{\varepsilon} = \frac{8.99 \times 10^9}{81} \]
Теперь, если обозначить силу взаимодействия в воде как \( F_{вода} \), то она будет равна:
\[ F_{вода} = k_{вода} \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]
Таким образом, соотношение сил в воде и в вакууме будет:
\[ \frac{F_{вода}}{F} = \frac{k_{вода}}{k} = \frac{1}{\varepsilon} \]
Следовательно, сила взаимодействия в воде уменьшится в 81 раз по сравнению с силой в вакууме.
Итак, кратко подводя итог: сила взаимодействия двух зарядов в вакууме составит F, а в воде она уменьшится в 81 раз.