Электростатика — Задание 15 ЕГЭ по физике №00017268

Идея

Шарики притягиваются силой Кулона, а закрученная нить коромысла этому сопротивляется. В равновесии момент силы Кулона уравновешен моментом упругости нити. Уменьшаем притяжение — нить раскручивается, шарики расходятся. Поле же у поверхности шарика создаёт его собственный заряд.

Шаг 1. Расстояние между шариками

Сила притяжения $F=k\dfrac{q_+q_-}{d^2}$. Когда заряд $q_+$ уменьшили, сила притяжения упала. Нить весов теперь закручена слабее и удерживает коромысло под меньшим углом — шарики отходят друг от друга. Значит расстояние $d$ увеличивается (1).

Шаг 2. Напряжённость поля у поверхности положительного шарика

Вблизи своей поверхности маленький шарик создаёт поле как точечный заряд: $E=k\dfrac{q_+}{r_{\text{шар}}^2}$, где $r_{\text{шар}}$ — радиус шарика (он не меняется). Раз заряд $q_+$ уменьшили, поле у его поверхности уменьшается (2). Поле второго шарика в этой точке мало и в ЕГЭ-постановке не учитывается — спрашивают именно про поле самого заряженного шарика.