ID: 00022494
Один положительный и три отрицательных электрических заряда, одинаковые по модулю 1{,}6\cdot10^{-9} Кл, расположены так, что образуют квадрат. Результирующая напряжённость в центре квадрата равна 360 В/м. Найдите сторону квадрата.
Источник: ЕГЭ 2026 основная волна, Сибирь
Разберёмся в картинке. В вершинах квадрата сидят четыре заряда одинаковой величины: один плюс и три минуса. Каждый создаёт в центре своё электрическое поле, и нам нужно сложить эти поля как векторы.
Напряжённость поля точечного заряда на расстоянии r: E=\dfrac{k\lvert q\rvert}{r^2}.
Расстояние от вершины квадрата до его центра — это половина диагонали: r=\dfrac{a}{\sqrt{2}}, где a — сторона.
Подставим это r в формулу поля одного заряда: E_0=\dfrac{k\lvert q\rvert}{r^2}=\dfrac{k\lvert q\rvert}{\left(\dfrac{a}{\sqrt2}\right)^2}=\dfrac{2k\lvert q\rvert}{a^2}.
Теперь про направления. Поле от «плюса» в одной вершине и поле от «минуса» в противоположной вершине смотрят в одну сторону (вдоль одной диагонали) и складываются. А два оставшихся заряда дают поля вдоль другой диагонали в противоположные стороны — они гасят друг друга.
Поэтому результат — это сумма двух складывающихся полей: E_{\text{рез}}=2E_0=2\cdot\dfrac{2k\lvert q\rvert}{a^2}=\dfrac{4k\lvert q\rvert}{a^2}.
Отсюда выражаем сторону: a=\sqrt{\dfrac{4k\lvert q\rvert}{E_{\text{рез}}}}.
Подставляем числа (k=9\cdot10^{9}): a=\sqrt{\dfrac{4\cdot 9\cdot10^{9}\cdot 1{,}6\cdot10^{-9}}{360}}.
Считаем числитель: 4\cdot 9\cdot10^{9}\cdot 1{,}6\cdot10^{-9}=57{,}6. Делим на знаменатель: \dfrac{57{,}6}{360}=0{,}16.
Значит a=\sqrt{0{,}16}=0{,}4 м, то есть 40 см.