Dado que o campo elétrico máximo sustentável no ar sem descarga elétrica é de aproximadamente 3 × 10 6 N / C , estime a carga total de um relâmpago. Faça qualquer hipótese que parecer razoável.

Passo 1

Assumiremos que a carga total está espalhada uniformemente (densidade de carga = σ ) em uma camada fina na parte inferior e superior da nuvem e que a área de cada superfície da nuvem é de 1   k m 2 . Podemos então usar a definição de densidade de carga superficial e a expressão para o campo elétrico na superfície de uma superfície plana carregada para estimar a carga total da nuvem.

Passo 2

Expresse a carga total Q de uma nuvem de tempestade em termos da área de superfície A da nuvem e da densidade de carga σ :

Q = σ A

Expresse o campo elétrico fora da nuvem:

E = σ ε 0

Passo 3

Isolando σ :

σ = ε 0 E

Substitua σ para obter:

Q = ε 0 E A

Substitua os valores numéricos e avalie Q :

Q = ( 8,85 × 10 - 12   C 2 / N ∙ m 2 ) ( 3 × 10 6   V / m ) ( 1   k m 2 )   = 26,6   C

Resposta

Q = 26,6   C