Решение:
Для того чтобы система находилась в равновесии, сумма моментов сил всех зарядов относительно любой оси должна быть равна нулю.
Пусть расстояние между зарядами d, и один заряд равен +4q, а другой -q.
Пусть q₀ - искомый заряд, который необходимо разместить в системе.
Пусть расстояние r от заряда -4q до равновесного заряда q₀.
На систему действуют две силы:
- Сила притяжения к заряду -4q.
- Сила отталкивания от заряда q₀.
Балансируем силы моментов относительно заряда -4q:
Моменты силы от заряда -4q равен -4q * r.
Моменты силы от заряда q₀ равен q₀ * (r + d).
Суммируем моменты и приравниваем их к нулю:
-4q * r + q₀ * (r + d) = 0
Учитывая, что сумма зарядов должна равняться нулю (так как система в целом электрически нейтральна), мы можем записать:
4q - q + q₀ = 0
3q + q₀ = 0
q₀ = -3q
Таким образом, искомый заряд q₀ должен быть -3q. И его расположение будет на расстоянии r от заряда -4q и на расстоянии r + d от заряда -q.