Максимальное количество капель, попавших в отверстие шара, ограничивается его объемом:
$$
n_{1}=\frac{(4 / 3) \pi R^{3}}{(4 / 3) \pi r^{3}}=\left(\frac{R}{r}\right)^{3}=1.25 \cdot 10^{5}.
$$Заряд, накапливающийся в шаре по мере падения капель, отталкивает вновь падающие капли. Обозначим через $Q=n_{2} q$ заряд шара, здесь $n_{2}$ – число капель, попавших в шар. Запишем закон сохранения энергии:
$$
m g h+k \frac{q Q}{R+h}=\frac{m v^{2}}{2}+k \frac{q Q}{R},
$$где $m=(4 / 3) \pi r^{3} \rho$ – масса капли, $\rho=10^{3}~кг/м^{3}$ – плотность воды, $v$ – скорость капли при попадании в отверстие шара $k=\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}}$. При условии, когда $Q_{0}$ максимален, скорость $v=0$, и тогда
$$
m g h+k \frac{q Q_{0}}{R+h}=k \frac{q Q_{0}}{R}.
$$Отсюда получаем
$$
Q_{0}=\frac{m g R(R+h)}{k q} \approx 1.9 \cdot 10^{-6}~Кл.
$$Проверим, уместятся ли в шаре все капли, несущие такой заряд:
$$
n_{2 \mathrm{max} }=\frac{m g R(R+h)}{k y^{2}} \approx 1.06 \cdot 10^{5} < n_{1}.
$$