Question

7．夏季某日午后，某地区距地面约1.5km的空中有两块乌云，它们相距约2km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为1.8×10⁹V不变．已知两块乌云间的电场强度不大于3×10⁶V/m时，空气将被击穿而导电．请对以下问题进行估算．
（1）当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？
（2）当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电荷量为500C，可释放多少能量？
（3）这次放电现象历时约0.01s，则其平均电流约为多大？

Answer 1

分析 （1）根据U=Ed确定闪电前瞬间乌云间距离的大小．
（2）由W=Uq，可得释放的能量．
（3）由I=$\frac{q}{t}$，可得电流．

解答 解：（1）由E=$\frac{U}{d}$ 得d=$\frac{U}{E}$=$\frac{1.8×1{0}^{9}}{3×1{0}^{6}}$ m=600 m．
（2）释放的能量      E_能=qU=500×1.8×10⁹ J=9.0×10¹¹ J．
（3）由电流的定义得  I=$\frac{q}{t}$=$\frac{500}{0.01}$ A=5×10⁴ A．
答：（1）当两块乌云相距600m时会发生电闪雷鸣
（2）当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电荷量为500C，可释放9.0×10¹¹ J
（3）这次放电现象历时约0.01s，则其平均电流约为5×10⁴ A

点评 要确切理解公式U=Ed和I=$\frac{q}{t}$的适用条件以及公式中各个物理量的含义．