Для решения этой задачи мы будем использовать закон Кулона, который описывает силу электрического взаимодействия между двумя заряженными телами.
Формула закона Кулона: \[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]
где:
- \( F \) — сила электрического взаимодействия (в ньютонах, Н);
- \( k \) — электрическая постоянная, равная \( 9 \times 10^9 \, \text{Нм}^2/\text{Кл}^2 \);
- \( q_1 \) и \( q_2 \) — заряды шариков (в кулонах, Кл);
- \( r \) — расстояние между зарядами (в метрах, м).
Дано:
- Заряд \( q_1 = q_2 = 10 \, \mu \text{Кл} = 10 \times 10^{-6} \, \text{Кл} = 1 \times 10^{-5} \, \text{Кл} \);
- Расстояние \( r = 10 \, \text{см} = 0.1 \, \text{м} \);
- \( k = 9 \times 10^9 \, \text{Нм}^2/\text{Кл}^2 \).
Шаги решения:
Подставим значения в формулу: \[ F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{|1 \times 10^{-5} \cdot 1 \times 10^{-5}|}{(0.1)^2} \]
Вычислим \( r^2 \): \[ r^2 = (0.1)^2 = 0.01 \, \text{м}^2 \]
Вычислим произведение зарядов: \[ |q_1 \cdot q_2| = |1 \times 10^{-5} \cdot 1 \times 10^{-5}| = 1 \times 10^{-10} \, \text{Кл}^2 \]
Теперь подставим всё в формулу силы: \[ F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{1 \times 10^{-10}}{0.01} \]
Упростим дробь: \[ \frac{1 \times 10^{-10}}{0.01} = \frac{1 \times 10^{-10}}{1 \times 10^{-2}} = 1 \times 10^{-8} \]
Вычислим силу: \[ F = 9 \times 10^9 \cdot 1 \times 10^{-8} = 9 \times 10^1 = 90 \, \text{Н} \]
Ответ:
Сила электрического взаимодействия шариков равна \( 90 \, \text{Н} \).
Таким образом, при одинаковых зарядах и расстоянии между шариками, сила взаимодействия составляет 90 Н.