Trong một ngày giông bão, xét một đám mây tích điện mang lượng điện tích âm có độ lớn

20/28

Trong một ngày giông bão, xét một đám mây tích điện mang lượng điện tích âm có độ lớn 30 C đang ở độ cao 35 km so với mặt đất. Giả sử đám mây này có dạng đĩa tròn với bán kính \(0,8\;{\rm{km}}\). Xem như đám mây và mặt đất tương đương với 2 bản của một "tụ điện" phẳng với lớp điện môi giữa 2 bản là không khí. Cho biết, điện dung của tụ điện phẳng có thể được xác định bằng công thức: \(C = \frac{{\varepsilon S}}{{4\pi kd}}\). Trong đó: \({\rm{k}} = {9.10^9}\;{\rm{N}} \cdot \;{{\rm{m}}^2}/{{\rm{C}}^2}\).

\(\varepsilon \): là hằng số điện môi của lớp điện môi giữa 2 bản tụ ( \(\varepsilon \approx 1\) với không khí).

\({\rm{S}}\left( {{{\rm{m}}^2}} \right)\): là diện tích của bản tụ.

\({\rm{D}}({\rm{m}})\): là khoảng cách giữa 2 bản tụ.

Điện trường trong khoảng giữa đám mây và mặt đất có thể xem gần đúng là điện trường đều hướng từ đám mây đến mặt đất.

ĐúngSai

Khi có hiện tượng sét, dòng electron phóng từ đám mây đến mặt đất.

ĐúngSai

Giá trị điện dung C của "tụ điện" nói trên là \(0,51{\rm{nF}}\).

ĐúngSai

Cường độ điện trường trong khoảng giữa đám mây và mặt đất là \(1700{\rm{kV}}/{\rm{m}}\).

ĐúngSai

Giải thích

a) Sai. Điện trường hướng từ bản dương đến bản âm \( \Rightarrow \) từ mặt đất lên đám mây

b) Đúng

c) Đúng. \(C = \frac{{\varepsilon S}}{{4\pi kd}} = \frac{{\varepsilon \pi {R^2}}}{{4\pi kd}} = \frac{{{{\left( {0,8 \cdot {{10}^3}} \right)}^2}}}{{4 \cdot 9 \cdot {{10}^9} \cdot 35 \cdot {{10}^3}}} \approx 0,51 \cdot {10^{ - 9}}\;{\rm{F}} = 0,51{\rm{nF}}\)

d) Sai. \(U = \frac{Q}{C} = \frac{{30}}{{0,{{51.10}^{ - 9}}}} \approx 5,{9.10^{10}}\;{\rm{V}}\)

\(E = \frac{U}{d} = \frac{{5,{{9.10}^{10}}}}{{35 \cdot {{10}^3}}} \approx {1686.10^3}\;{\rm{V}}/{\rm{m}} = 1686{\rm{kV}}/{\rm{m}}\)