Considere uma nuvem de chuva eletricamente carregada. A intensidade do campo elétrico medida no solo devido à carga presente na nuvem é de 3000 N / C. Estime a carga por metro quadrado na área horizontal da nuvem. Parta da hipótese que a largura da nuvem é muito maior quando comparada com sua altura acima do solo.
Valor: 2,5

Passo 1

Beleza, vamos entender o que o enunciado pede. A gente tem uma nuvem carregada e mede, lá embaixo no chão, um campo elétrico de . Queremos estimar a “carga por metro quadrado” nessa nuvem, ou seja, a densidade de carga superficial (em C/m²). O assunto é eletrostática, mais especificamente o campo gerado por uma folha infinita de carga e a relação entre e . Vamos precisar da constante de permissividade do vácuo, .

Passo 2

Teoria na veia!
  1. Uma folha infinita de carga com densidade E = sigmavarepsilon0 gera um campo uniforme de de cada lado.
  2. No nosso caso, a nuvem e o solo formam tipo um capacitor de placas paralelas (a nuvem é uma “placa” carregada e o solo, outra, com carga oposta induzida). Entre essas placas, o campo total é Foi por isso que a gente pode usar essa segunda fórmula: o solo induz carga oposta e dobra o campo de uma única folha.

Passo 3

Agora é só calcular:
sigma = varepsilon0 , E,
onde sigma = 8,85times10^-12 times 3000 = 2,655times10^-8,C/m^2 e .
Logo,

Resposta

A densidade de carga na nuvem é aproximadamente .

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