Question

7．夏季某日午后，某地區(qū)距地面約1.5km的空中有兩塊烏云，它們相距約2km，它們因與空氣摩擦帶電，致使兩塊烏云之間的電勢差能保持約為1.8×10⁹V不變．已知兩塊烏云間的電場強度不大于3×10⁶V/m時，空氣將被擊穿而導(dǎo)電．請對以下問題進行估算．
（1）當(dāng)兩塊烏云相距多少米時會發(fā)生電閃雷鳴？
（2）當(dāng)電閃雷鳴時，若兩塊烏云之間通過的電荷量為500C，可釋放多少能量？
（3）這次放電現(xiàn)象歷時約0.01s，則其平均電流約為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)U=Ed確定閃電前瞬間烏云間距離的大�。�
（2）由W=Uq，可得釋放的能量．
（3）由I=$\frac{q}{t}$，可得電流．

解答 解：（1）由E=$\frac{U}6ebtvov$ 得d=$\frac{U}{E}$=$\frac{1.8×1{0}^{9}}{3×1{0}^{6}}$ m=600 m．
（2）釋放的能量      E_能=qU=500×1.8×10⁹ J=9.0×10¹¹ J．
（3）由電流的定義得  I=$\frac{q}{t}$=$\frac{500}{0.01}$ A=5×10⁴ A．
答：（1）當(dāng)兩塊烏云相距600m時會發(fā)生電閃雷鳴
（2）當(dāng)電閃雷鳴時，若兩塊烏云之間通過的電荷量為500C，可釋放9.0×10¹¹ J
（3）這次放電現(xiàn)象歷時約0.01s，則其平均電流約為5×10⁴ A

點評 要確切理解公式U=Ed和I=$\frac{q}{t}$的適用條件以及公式中各個物理量的含義．