Câu 3. Một quả cầu có khối lượng 10g, được treo vào một sợi dây chỉ cách điện trong không khí, quả cầu mang điện tích q1 = 0,10 C. Đưa quả cầu thứ hai mang điện tích q2¬ = - 0,058 MC(micro) lại gần quả cầu thứ nhất. Do tương tác tĩnh điện quả cầu thứ nhất bị lệch khỏi vị trí ban đầu đến vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc a, khi đó hai quả cầu ở trên cùng một mặt phẳng nằm ngang và cách nhau 3cm như hình vẽ. Tính góc lệch  của dây treo so với phương thẳng đứng khi quả nặng cân bằng?
Mình cần gấp sự giúp đỡ! Có ai có kinh nghiệm về chủ đề này không? Mình đang cần tìm câu trả lời cực kỳ chi tiết đây

Khi quả cầu nặng cân bằng, lực tương tác tĩnh điện giữa hai quả cầu phải cân bằng với lực nặng của quả cầu. Sử dụng hệ thức lực Coulomb và Newton, ta có thể giải được góc lệch α.

Sử dụng định lý Cosin, cos(α) = x/L, ta có thể tính được góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng khi quả nặng cân bằng.

Để tính góc lệch α, ta cần sử dụng hệ thức sin(α) = y/L, với L là độ dài của dây treo khi quả nặng cân bằng. Kết hợp với công thức của lực điện và lực trọng trường, ta có thể giải ra góc α

Áp dụng hệ thức Coulomb F = k*q1*q2/r^2 và hệ thức Newton F = m*g để giải bài toán, trong đó k là hằng số Coulomb, r là khoảng cách giữa hai quả cầu, m là khối lượng của quả cầu và g là gia tốc trọng trường.

Theo định lý cộng pha, hai điện tích q1 và q2 có cùng phương sẽ tương tác với nhau theo phương nằm giữa hai điện tích và nằm trong mặt phẳng chứa hai điện tích, vì vậy góc lệchα của dây treo sẽ là góc giữa dây treo và phương thẳng thẳng đứng nếu quả nặng cân bằng.