Olujni oblak-Zanimljivi zadaci (elektrostatika)

0
293





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:

  1. Koliki je naboj oblaka? Koliki napon vlada između oblaka i zemlje?
  2. 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).
  3. 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: