Jedan pozitivno naelektrisan oblak nalazi se na visini od 400m i zajedno sa površinom zemlje čini jedan pločasti kondenzator (površina jedne “ploče”iznosi 8 km²). Između oblaka i zemlje postoji jako električno polje, koje je tolikog intenziteta da odmah dođe do električnog pražnjenja i pojave munje. Jačina električnog polja iznosi:
U zadatku treba da izračunamo sljedeće:
- Koliki je naboj oblaka? Koliki napon vlada između oblaka i zemlje?
- Koliki bi naboj morala imati kuglasta kapljica vode prečnika 1mm, ako je prije pražnjenja oblaka upravo lebdjela i u slučaju da nije bilo vjetra? (Potisak u zraku treba zanemariti).
- Koliko bi dugo trajalo pražnjenje oblaka kad bi srednja jačina struje munje iznosila 4kA?
Analiza zadatka
a) Jačina polja pločastog kondenzatora data je izrazom:
Kapacitet pločastog kondenzatora dat je izrazom:
Količina naboja na pločama kondenzatora iznosi:
b) Da bi kaplica lebdila u zraku sila teže i električna sila moraju biti jednakog intenziteta, jer su istog pravca, a suprotnog smjera, sile su date izrazima: uslov zadatka je:
Da bi iz izraza izračunali količinu naboja kuglice, moramo prvo izračunati masu kuglice:
ubrzanje sile zemljine teže iznosi: , uslov da kapljica lebdi dat je izrazom:
iz ovog uslova možemo odrediti količinu naboja kapljice.
Jedinica za jačinu električnog polja pločastog kondenzatora ima mjernu jedinicu, jačina električnog polja kapljice se iražava u:
c) Vrijeme za koje će se izvršiti električno pražnjenje možemo odrediti iz relacije: