(Unifesp-SP) Num livro de eletricidade você encontra três informações: a primeira afirma que isolantes são corpos que não permitem a passagem da corrente elétrica; a segunda afirma que o ar é isolante e a terceira afirma que, em média, um raio se constitui de uma descarga elétrica correspondente a uma corrente de 10000 ampères que atravessa o ar e desloca, da nuvem à Terra, cerca de 20 coulombs. Pode-se concluir que essas três informações são
a) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 0,002 .
b) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de
.
c) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de
.
d) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de
.
a) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 0,002 .
b) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de
c) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de
d) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de
Passo 1
O enunciado dá três informações e pede que concluamos se elas são coerentes ou conflitantes e que calculemos o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica. Informações fornecidas:
- A primeira: isolantes são corpos que não permitem a passagem de corrente elétrica.
- A segunda: o ar é isolante.
- A terceira: um raio, em média, corresponde a uma descarga elétrica com corrente de
que atravessa o ar e desloca, da nuvem à Terra, cerca de de carga.
O que precisamos responder: as três informações são coerentes ou conflitantes? E qual é o intervalo de tempo médio da descarga?
Passo 2
Conceito básico que vamos usar — corrente elétrica e carga:
- Corrente elétrica é a taxa de fluxo de carga elétrica. Matemáticamente definimos a corrente instantânea como
, onde: -
é a corrente (em ampères, ); -
é a carga elétrica (em coulombs, ); -
é o tempo (em segundos, ).
-
- Para uma corrente praticamente constante durante um intervalo, a relação integra-se para a forma simples
onde
é a carga total transferida no intervalo de tempo
.
- Unidade:
. Isso significa que uma corrente de desloca de carga por segundo.
Passo 3
Aplicando a fórmula para achar o tempo da descarga:
- Temos
e . - Usando
, isolamos o tempo:
- Substituindo os valores:
- Em unidades mais familiares,
(dois milissegundos).
Passo 4
Interpretação física e coerência das três informações:
- A primeira afirmação é uma definição prática: um isolante é um material que, nas condições normais, não permite o fluxo de corrente elétrica significativo. Isso é uma idealização usada para diferenciar isolantes e condutores.
- A segunda afirmação diz que o ar é isolante — isso é verdadeiro para o ar em condições normais (sem forte campo elétrico): o ar é um isolante porque não há portadores livres de carga suficientes para conduzir corrente.
- A terceira afirmação descreve um fenômeno em que o ar deixa de ser isolante: durante um raio o campo elétrico entre nuvem e solo fica tão intenso que o ar se ioniza (gera íons e elétrons livres), transformando-se temporariamente em plasma condutor. Esse processo permite a passagem da grande corrente do raio.
- Conclusão: não há contradição entre as três afirmações. Dizer que “o ar é isolante” e ao mesmo tempo falar que uma descarga elétrica atravessa o ar não é conflitante, porque a descarga ocorre quando o ar muda de estado (ioniza) devido ao forte campo. Logo, as três informações são coerentes.
Passo 5
Combinação dos resultados: calculamos o tempo médio da descarga
e verificamos que as informações são coerentes. Agora compare com as alternativas: a alternativa (a) diz “coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de
”, que coincide com nosso resultado.
Resposta
(a)