(UFG GO) Podemos entender, simplificadamente a descarga elétrica entre duas nuvens, supondo que elas se comportem como um capacitor ideal de placas paralelas, com cargas iguais e de sinais opostos. Considere que a distância entre essas duas nuvens seja de 150 me que a capacidade do sistema formado pelas nuvens seja igual a
.
a) Qual a carga elétrica acumulada em cada uma dessas nuvens, para provocar uma descarga elétrica entre elas, sabendose que um campo elétrico de intensidade igual a
ioniza 0 ar entre as nuvens?
b) Supondo que toda a energia fornecida pela descarga elétrica fosse armazenada, quantas lâmpadas de 60W poderiam ficar acesas durantes uma hora, utilizando essa energia?
Gab:
b)
lâmpadas
a) Qual a carga elétrica acumulada em cada uma dessas nuvens, para provocar uma descarga elétrica entre elas, sabendose que um campo elétrico de intensidade igual a
b) Supondo que toda a energia fornecida pela descarga elétrica fosse armazenada, quantas lâmpadas de 60W poderiam ficar acesas durantes uma hora, utilizando essa energia?
Gab:
b)
Passo 1
A gente tem duas nuvens modeladas como um capacitor de placas paralelas, com distância d = 150
m e capacitância C = 1,6×10⁻⁸
F. O campo de ruptura do ar é E = 3×10⁶
V/m, e precisamos calcular (a) a carga em cada nuvem e (b) quantas lâmpadas de 60
W poderiam ficar acesas por 1
h usando a energia da descarga.
Passo 2
Para achar a diferença de potencial máxima antes da descarga, usamos a relação entre campo elétrico e tensão:
Substituindo os valores:
Passo 3
Com essa tensão, a carga em cada placa (nuvem) vem de
Logo:
Passo 4
A energia armazenada no capacitor é dada por
Então:
Passo 5
Cada lâmpada de 60
W consome
O número de lâmpadas que podem ser mantidas acesas é
Resposta
a) A carga em cada nuvem é 7,2 C (sinais opostos).
b) Dá para acender 7500 lâmpadas de 60 W durante 1 h.
b) Dá para acender 7500 lâmpadas de 60 W durante 1 h.