Для решения задачи необходимо воспользоваться законом сохранения заряда. Закон говорит о том, что суммарный заряд замкнутой системы остаётся постоянным.
Дано:
- Заряд первого шарика: (q_1 = -5 , \text{Кл})
- Заряд второго шарика: (q_2 = +10 , \text{Кл})
- Заряд третьего шарика в конце процесса: (q_3' = +1 , \text{Кл})
В начале эксперимента шарики были отдельно, а затем приведены в контакт. При контакте заряды перераспределились, а после разведения сумма зарядов осталась неизменной.
Посчитаем суммарный заряд системы до контакта:
[ Q_{\text{нач}} = q_1 + q_2 + q_3 = -5 + 10 + q_3 ]
После контакта и разведения заряд 3-го шарика стал (+1 , \text{Кл}).
Так как суммарный заряд системы сохраняется, получившееся уравнение будет:
[ Q_{\text{нач}} = Q_{\text{кон}} = q_1' + q_2' + q_3' = -5 + 10 + q_3 = q_1' + q_2' + 1 ]
Подставим значения заряда 3-го шарика после эксперимента и посмотрим изменения, зная, что (q_1') и (q_2') тоже равны в конце (условие равномерного распределения заряда):
[ -5 + 10 + q_3 = q_1' + q_2' + 1 ]
Из уравнения:
[ q_1' + q_2' + 1 = 5 + q_3 ]
Поскольку мы не знаем точное распределение заряда до равновесного состояния (момент контакта), можно заключить, что (q_3 = 6, \text{Кл}).
Таким образом, заряд 3-го шарика в начале эксперимента был (-4 , \text{Кл}), так как он перераспределился по описанному закону.