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Proyecto 2: Electricidad Atmosférica
Las características eléctricas de la atmósfera están dadas en el siguiente diagrama:
Pregunta 1: Utilizar la ley de Gauss para estimar la carga eléctrica de la Tierra (suponer
que la Tierra es un conductor). El radio de la Tierra es más o menos 6.371x106 m.
Pregunta 2: Suponiendo que la Tierra y ionosfera forman un capacitor esférico gigante,
¿cuánto es la capacitancia Cgeo (utilizando parámetros geométricos)? Suponer que la
permitividad del aire es 0.
Pregunta 3: Utilizar Ccalc = q/ΔV para determinar la capacitancia de la Tierra/ionosfera
utilizando la carga eléctrica determinada en la pregunta 1 y una diferencia de potencial
de 400,000 V entre la Tierra y ionosfera.
Se van a dar cuenta que la capacitancia Ccalc de la Tierra/ionosfera es mucho mas
grande que se calculó en la pregunta 2. Esa diferencia se debe a que la carga eléctrica
de la ionosfera esta distribuida en la atmósfera y no concentrada en la ionosfera como
indicado en el siguiente diagrama y la diferencia de potencial de 400,000 V toma en
cuenta la distribución de la carga atmosférica.
¿A que distancia de la superficie de la Tierra deberías colocar una cáscara de carga
positiva para que la capacitancia (Cgeo) de ese capacitor esférico da igual a Ccalc =
q/ΔV?
Pregunta 4 (bono): Debido a la presencia de carga positiva en la atmósfera el campo
eléctrico alrededor de la Tierra no está dado por:
pero esta dado por:
¿Cuánto es la diferencia de potencial entre la superficie de la Tierra y la ionosfera si
integra numéricamente el campo eléctrico? V esta dado por:
Pregunta 5: Un relámpago transfiere 4 mC (1 mC = 1 x 10-3 C) a un punto en la
superficie de la Tierra. La permitividad de la Tierra es 20 veces la del espacio libre.
¿Cuánto es el potencial eléctrico a la distancia R (dar una ecuación función de R)?
¿A la distancia R + 0.5 m?
Pregunta 6: ¿Quién corre un mayor riesgo de electrocución, la mujer o el hombre del
dibujo? ¿Por qué? ¿Cuánto es el ΔV para el hombre y la mujer a una distancia R=10
m?