Question

Relâmpagos ocorrem quando as nuvens estão suficientemente carregadas a ponto de gerarem um campo elétrico enorme, capaz de transformar o ar em um condutor. O valor desse campo elétrico, denominado rigidez dielétrica do ar, é de aproximadamente 3,0 MV/m.
Considerando a permissividade elétrica do ar como 9 ⋅ 10-12 F/m, a área mínima de uma nuvem (aproximadamente plana) para que ela consiga armazenar 1 C de carga


A)depende da altura da nuvem.
B)é de aproximadamente 2,7 ⋅ 10-5 m2 .
C)é de aproximadamente 3,0 ⋅ 10-6 m2 .
D)é de aproximadamente 3,7 ⋅ 104 m2 .
E)é de aproximadamente 3,0 ⋅ 106 m2 .

Answer 1

• O que é um capacitor?

É um componente de circuitos elétricos reagem à passagem de corrente acumulando cargas elétricas, ou seja, armazenando energia eletroestática. Eles são normalmente constituídos por duas placas metálicas separadas por um material isolante (cerâmica, poliéster, mica e etc.).

Quando uma tensão elétrica é aplicada entre as placas metálicas um lado armazena cargas positivas e, o outro, armazena cargas negativas. Logo, a principal função de um capacitor é acumular cargas elétricas em um circuito para posteriormente descarregar estas mesmas cargas.

• Qual é a relação entre campo elétrico e carga em um capacitor?

Essa relação é dada pela seguinte equação:

$E=\dfrac{Q}{A~.~\epsilon_0}$

onde,

• E é o valor do campo elétrico
• Q é o valor da carga armazenada
• A é a área das placas
• $\epsilon_0$ é a permissividade elétrica do meio

• Resolvendo o problema

A situação descrita no enunciado pode ser comparada ao funcionamento de um capacitor e, portanto, podemos usar a equação dada acima

$E=\dfrac{Q}{A~.~\epsilon_0}\\\\E~.~A~.~\epsilon_0=Q\\\\A=\dfrac{Q}{E~.~\epsilon_0}\\\\A=\dfrac{1}{3 \times 10^6~.~9 \times 10^{-12}}\\\\A=\dfrac{1 \times 10^0}{3~.~9 \times 10^{(6-12)}}\\\\A=\dfrac{1 \times 10^0}{27 \times 10^{-6}}\\\\A=\dfrac{1}{27} \times 10^{\left[0-(-6) \right]}\\\\A=0,037 \times 10^{0+6)}\\\\A=0,037 \times 10^6\\\\\boxed{\boxed{A=3,7 \times 10^4~m^2}}$

• Conclusão

Portanto, a alternativa correta é a letra D.

• Para saber mais

https://brainly.com.br/tarefa/26164839