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champ électrique cumulonimbus
Bonjour,
J'ai un problème. J'ai un exercice avec cet énoncé:
"Au cours d'un orage, par des mouvements internes au cumulonimbus, des charges positives s'accumulent à son sommet,
alors que des charges négatives se retrouvent à sa base.
Par influence, la partie de la Terre qui se trouve sous le nuage se charge positivement.
Le même phénoméne peut se produire grâce aux cellules convectives qui circulent entre le sol et la base du nuage.
Alors que le champ électrique sur la surface de la Terre a une valeur moyenne d'environ 150 V.m-1 par temps calme, cette
valeur est de l'ordre de 15 kV.m-1 par temps d'orage, et peut atteindre 100 kV.m-1 prés des pointes (arbres, paratonnerres,
pointes de parapluie, tête d'un homme dans une plaine ….).
1)On modélise par un condensateur plan l'ensemble formé par la base du nuage et le sol.
a) Quel est l'isolant qui sépare les deux « plaques » du « condensateur » ?
b) Rappeller la propriété du champ électrique dans un condensateur plan.
2)a) Donner l'expression vectorielle de la force électrique qu'une particule chargée présente dans l'atmosphére subira du fait de la présence de ce champ électrique.
b)Quelle est la direction des trajectoires que ces particules vont suivre ? Justifier.
c) Quelle explication simple peut-on alors donné à la trajectoire que suivent les éclairs lors d'un orage ?
3) En supposant que lors d'un orage l'altitude moyenne de la base du cumulonimbus est de 1,50 km et la norme du champ
électrique égale à 100 kV.m-1, calculer :
a) La tension U entre la base du nuage et le sol.
b) L'intensité du courant électrique correspondant à un éclair en supposant que la résistance électrique de l'air est alors de
350 Ω. On pourra utiliser la loi d'Ohm.
4)a) Existe-il un champ électrique dans le nuage ?
b) Peut-on avoir des éclairs à l'intérieur d'un nuage ? Justifier."
J'ai répondu comme ça
1)a) C'est l'air qui joue le rôle d'isolant.
b) Le champ électrique d'un condensateur plan est uniforme.
2)a) F=qE
b) Ces particules suivent la direction du champ électrique
c) Les éclairs suivent les lignes de champ
3)a) U=E*d
U = 1,50.10^3 * 1,00.10^5
= 1,50.10^8 V
b) I=U/R
I= 1,50.10^8/350 = 4,29.10^5 A
4)a) oui
b) oui
Je ne sais pas comment justifier pour la 2)b) et la 4)b), pouvez vous me donner des pistes s'il vous plaît? Merci
Bonjour,
C'est bien.
Question 2.a
Tu donnes l'intensité de la force, mais on te demande "l'expression vectorielle" de cette force.
Pour mieux répondre peux-tu indiquer :
. le point d'application de la force
. la direction de la force
. le sens de la force
Et ceci devrait t'aider pour la justification en 2.b
Bonsoir
On a
F = E * q
La direction est verticale et le sens dépend de q
Si q<0, c'est du nuage vers le sol (sens contraire du vecteur F)
q>0, c'est du sol vers le nuage (même sens que le vecteur F)
C'est ça? Comment puis-je utiliser ces informations pour justifier par la suite?
Merci
À peu près
Si q < 0 c'est bien du nuage vers le sol, sens contraire du vecteur (vecteur
, pas vecteur
)
si q > 0 c'est du sol vers le nuage, sens du vecteur
Question 2.b :
Soit une particule chargée.
Quelles sont les deux forces (principales) qui lui sont appliquées ?
Quelles sont les directions et sens de ces deux forces ?
En conséquence, quel sera le mouvement pris par cette particule chargée ?
et
sont appliquées à la particule.
Ces deux forces ont une direction verticale. Le sens de , c'est du sol vers le nuage et le sens de
dépend de q
Si q < 0 , c'est du nuage vers le sol
Si q > 0 , c'est du sol vers le nuage
Donc si la particule est chargée positivement, elle ira du sol vers le nuage.
Si elle est chargée négativement, elle ira du nuage vers le sol.
Question 2.b
Tu recopies et tu recopies encore... C'est inutile. On a déjà vu cela.
Mais tu n'as pas justifié pour la question 2.b
Les forces sont verticales. Quelle sera donc la direction des trajectoires ?
Voilà !
______________
Question 4.b
Il y a un champ électrique à l'intérieur du cumulonimbus.
Il y a aussi des charges électriques étant donnés les très nombreux frottements entre particules dus aux courants verticaux violents dans ce type de nuage.
Les charges sont déplacées par le champ, ce qui crée des courants.
Tout comme entre le nuage et le sol des décharges vont se produire entre le sommet et la base du nage pour diminuer les tensions électriques : ce sont des éclairs internes au nuage.
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