Какую пару частиц, с точки зрения электродинамики, будут интенсивно отталкиваться на сравнительно небольшом расстоянии

В данной задаче мы должны определить, какая пара частиц будет интенсивно отталкиваться на небольшом расстоянии друг от друга с точки зрения электродинамики.

Для этого нужно рассмотреть влияние зарядов на взаимодействие частиц и вспомнить закон Кулона, который описывает силу взаимодействия между заряженными телами. Формула для вычисления этой силы выглядит следующим образом:

\[ F = \frac{k \cdot q_1 \cdot q_2}{r^2} \]

где:
- \( F \) - сила взаимодействия между частицами,
- \( k \) - электростатическая постоянная (\( 9 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \)),
- \( q_1, q_2 \) - заряды частиц,
- \( r \) - расстояние между частицами.

Теперь давайте рассмотрим варианты и посчитаем силу взаимодействия для каждой пары частиц.

а) электрон и отрицательный ион гелия:
Заряд электрона \( q_1 = -1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \)
Заряд отрицательного иона гелия \( q_2 = -1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \) (поскольку гелий имеет два электрона, его общий заряд будет удвоен).
Расстояние между частицами считаем n-малым (небольшим): \( r = n \, \text{м} \)

Подставим значения в формулу и рассчитаем силу взаимодействия:

\[ F = \frac{(9 \times 10^9) \cdot (-1.6 \times 10^{-19}) \cdot (-1.6 \times 10^{-19})}{n^2} \]

б) протон и электрон:
Заряд протона \( q_1 = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \)
Заряд электрона \( q_2 = -1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \)
Расстояние между частицами считаем n-малым (небольшим): \( r = n \, \text{м} \)

Подставим значения в формулу и рассчитаем силу взаимодействия:

\[ F = \frac{(9 \times 10^9) \cdot (1.6 \times 10^{-19}) \cdot (-1.6 \times 10^{-19})}{n^2} \]

в) позитрон и протон:
Заряд позитрона \( q_1 = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \)
Заряд протона \( q_2 = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \)
Расстояние между частицами считаем n-малым (небольшим): \( r = n \, \text{м} \)

Подставим значения в формулу и рассчитаем силу взаимодействия:

\[ F = \frac{(9 \times 10^9) \cdot (1.6 \times 10^{-19}) \cdot (1.6 \times 10^{-19})}{n^2} \]

г) электрон и нейтрон:
Заряд электрона \( q_1 = -1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \)
Нейтрон не имеет заряда, поэтому \( q_2 = 0 \)
Расстояние между частицами считаем n-малым (небольшим): \( r = n \, \text{м} \)

Так как одна из частиц не имеет заряда, то сила взаимодействия будет равна нулю.

д) протон и нейтрон:
Заряд протона \( q_1 = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \)
Нейтрон не имеет заряда, поэтому \( q_2 = 0 \)
Расстояние между частицами считаем n-малым (небольшим): \( r = n \, \text{м} \)

Так как одна из частиц не имеет заряда, то сила взаимодействия будет равна нулю.

Таким образом, исходя из формулы силы взаимодействия и предоставленных значений зарядов, можно увидеть, что только вариант "а) электрон и отрицательный ион гелия" будет иметь ненулевую силу взаимодействия на небольшом расстоянии. Остальные варианты либо будут иметь нулевую силу взаимодействия (д, г), либо не будут взаимодействовать совсем (в).