Вопрос касается закона Кулона, который описывает силу электрического взаимодействия между двумя точечными зарядами. Закон Кулона формулируется следующим образом:
[ F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} ]
где:
- ( F ) — сила электрического взаимодействия между двумя зарядами,
- ( k ) — коэффициент пропорциональности (в вакууме это электростатическая постоянная, примерно равная ( 8.99 \times 10^9 \, \text{Н·м}^2/\text{Кл}^2 )),
- ( q_1 ) и ( q_2 ) — величины зарядов,
- ( r ) — расстояние между зарядами.
Теперь рассмотрим ситуацию, когда расстояние между двумя точечными зарядами уменьшается в 4 раза. Если первоначальное расстояние между зарядами было ( r ), то новое расстояние станет ( r' = \frac{r}{4} ).
Подставим новое расстояние в формулу закона Кулона:
[ F' = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{(r')^2} = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{\left(\frac{r}{4}\right)^2} = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{\frac{r^2}{16}} = 16 \cdot k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} = 16F ]
Таким образом, если расстояние между двумя точечными зарядами уменьшить в 4 раза, сила электрического взаимодействия между ними увеличится в 16 раз. Это происходит потому, что сила пропорциональна обратному квадрату расстояния между зарядами.