Для решения данной задачи будем использовать принцип сохранения заряда и правила зарядов при контакте.
- Первое взаимодействие: Шарик 1 с зарядом ( +2q ) соприкасается с шариком 2, у которого заряд ( -4q ).
Когда два заряда соприкасаются, они перераспределяют свой заряд до тех пор, пока не достигнут одинакового потенциала. Суммарный заряд при этом равен:
[
Q_{\text{сумм}} = +2q - 4q = -2q
]
Теперь, поскольку оба шарика равны по размеру и находятся на изолирующих подставках, после соприкосновения заряды распределяются пополам:
[
Q_1' = Q_2' = \frac{Q_{\text{сумм}}}{2} = \frac{-2q}{2} = -q
]
Таким образом, после первого контакта:
- Шарик 1 приобретает заряд ( -q ).
- Шарик 2 также, соответственно, имеет заряд ( -q ).
- Второе взаимодействие: Теперь шарик 1 с зарядом ( -q ) соприкасается с шариком 3, у которого заряд ( +6q ).
Суммарный заряд снова равен:
[
Q_{\text{сумм}} = -q + 6q = 5q
]
После контакта заряды распределятся поровну:
[
Q_1'' = Q_3' = \frac{Q_{\text{сумм}}}{2} = \frac{5q}{2} = 2.5q
]
Таким образом, в результате взаимодействия шарик 1 в конце концов будет иметь заряд:
[
\boxed{2.5q}
]
Теперь шарик 1 обладает зарядом ( 2.5q ).