Дано:
Заряд каждой вершины квадрата q = 7 нКл
Результирующая сила на каждый заряд F = 0
Чтобы найти величину отрицательного заряда Q, создаваемого в центре квадрата, действующего на вершины, необходимо использовать закон Кулона.
Закон Кулона гласит:
F = k * |q1 * q2| / r^2,
где:
F - сила взаимодействия между зарядами,
k - постоянная Кулона (~8.99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2),
q1 и q2 - величины зарядов,
r - расстояние между зарядами.
Так как на каждый заряд q в вершинах квадрата действует результирующая нулевая сила, то для величины заряда Q в центре должно быть верно:
F_1 + F_2 + F_3 + F_4 = 0,
где F_i - сила взаимодействия между зарядом в центре и i-ой вершиной квадрата.
Так как q всегда положительно, для получения силы равной нулю, отрицательный заряд центра должен компенсировать действие положительных зарядов на вершинах квадрата.
Из условия задачи:
F = 0,
q = 7 нКл.
Таким образом, для каждой вершины верно:
F = k * |q * Q| / a^2 = 0,
где a - сторона квадрата (расстояние от центра до вершины).
Так как a = √2 * a / 2 (стандартное свойство квадрата), учитывая это в формуле, имеем:
k * |7 * Q| / (a^2) * √2 = 0,
7 * Q = 0,
Q = 0.
Таким образом, величина отрицательного заряда Q в центре квадрата должна быть равна 0 нКл для того чтобы балансировать положительные заряды в вершинах и обеспечивать результирующую силу, равную нулю.