Medidas elétricas indicam que a superfície terrestre tem carga elétrica total negativa de, aproximadamente, 600.000 coulombs. Em tempestades, raios de cargas positivas, embora raros, podem atingir a superfície terrestre. A corrente elétrica desses raios pode atingir valores de até 300.000 A. Que fração da carga elétrica total da Terra poderia ser compensada por um raio de 300.000 A e com duração de 0,5 s?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a carga elétrica total da Terra, que é negativa e igual a aproximadamente 600.000 coulombs. Em tempestades, podem ocorrer raios com cargas positivas que atingem a Terra, e esses raios têm uma corrente elétrica de até 300.000 amperes e duram cerca de 0,5 segundos. O que precisamos descobrir é qual fração dessa carga total da Terra seria compensada por um raio com essas características.
Vamos precisar entender alguns conceitos básicos de eletricidade, como corrente elétrica, carga elétrica e como relacioná-los. Vamos usar fórmulas simples para calcular a carga envolvida no raio e depois comparar com a carga total da Terra.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a relação básica entre corrente elétrica (
), carga elétrica (
) e tempo (
):
Aqui,
é a carga elétrica em coulombs,
é a corrente em amperes, e
é o tempo em segundos.
No caso do raio, temos uma corrente de 300.000 A que dura 0,5 segundos. Vamos calcular a carga elétrica transferida por esse raio:
Então, o raio transfere 150.000 coulombs de carga.
Passo 3
Agora, queremos saber qual fração da carga total da Terra isso representa. A carga total da Terra é de 600.000 coulombs negativos. Para encontrar a fração, dividimos a carga do raio pela carga total da Terra:
Substituindo os valores:
Passo 4
Vamos fazer essa divisão:
Isso significa que o raio compensaria 25% da carga total negativa da Terra.
Resposta
Um raio de 300.000 A durante 0,5 segundos compensaria 25% da carga elétrica total da Terra.