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Rigidez dielétrica de um meio isolante é o valor máximo do campo elétrico a que o meio pode ser submetido, sem se tornar um condutor. Durante tempe...

Rigidez dielétrica de um meio isolante é o valor máximo do campo elétrico a que o meio pode ser submetido, sem se tornar um condutor. Durante tempestades, um tipo comum de descarga elétrica acontece quando cargas negativas se concentram na parte mais baixa de uma nuvem, induzindo cargas positivas na região do solo abaixo dessa nuvem. A quantidade de carga na nuvem vai aumentando até que a rigidez dielétrica do ar é alcançada. Nesse momento, ocorre a descarga elétrica. Considere que o campo elétrico entre a nuvem e o solo é uniforme. Para a solução desta questão, utilize estes dados, que são típicos de descargas elétricas na atmosfera: Rigidez dielétrica do ar 3,0 kV/mm Distância média entre a nuvem e o solo 5,0 km Potência média de uma descarga 15 x 10 12 W Duração média de uma descarga 30 ms Com base nessas informações: a) DETERMINE a diferença de potencial elétrico estabelecida entre a nuvem e o solo ao se iniciar a descarga. b) CALCULE a quantidade de carga elétrica que é transferida, da nuvem para o solo, na descarga. c) Recomenda-se que, para se protegerem de descargas elétricas durante uma tempestade, motoristas e passageiros devem permanecer no interior do veículo. EXPLIQUE por que essa recomendação é pertinente.

Essa pergunta também está no material:

Física - Lista de Exercícios - eletrodinâmica - Corrente elétrica - Proj. Medicina
8 pág.

Física - Ensino Médio USP - São PauloUSP - São Paulo

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a) Para determinar a diferença de potencial elétrico estabelecida entre a nuvem e o solo ao se iniciar a descarga, podemos utilizar a fórmula: V = E x d, onde V é a diferença de potencial elétrico, E é o campo elétrico e d é a distância entre a nuvem e o solo. Substituindo os valores, temos: V = 3,0 kV/mm x 5,0 km = 15,0 MV. b) Para calcular a quantidade de carga elétrica que é transferida da nuvem para o solo na descarga, podemos utilizar a fórmula: Q = P x t, onde Q é a quantidade de carga elétrica, P é a potência média da descarga e t é a duração média da descarga. Substituindo os valores, temos: Q = 15 x 10^12 W x 30 x 10^-3 s = 450 x 10^6 C. c) A recomendação de permanecer no interior do veículo durante uma tempestade é pertinente porque o veículo funciona como uma gaiola de Faraday, que é uma estrutura condutora que protege o interior de um campo elétrico externo. Quando um campo elétrico externo atinge a gaiola de Faraday, as cargas elétricas se distribuem uniformemente na superfície externa da gaiola, anulando o campo elétrico interno. Dessa forma, permanecer dentro do veículo pode proteger as pessoas de uma descarga elétrica durante uma tempestade.

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