Physik Übung?
Ich lerne grad für meine Physik Arbeit.
Ich finde zur diesen Aufgabe kein Ansatz.
Ich weiß halt nur das I=Q/t aber ich habe nur t gegeben. Kann mir jemand helfen.
Das Gewitter beginnt. Berechnen Sie die (mittlere) Stromstärke, die in einem Blitz der Dauer t = 0,27 s fließen würde, wenn man annimmt, dass er die gesamte Wolke (gleichmäßig) entlädt.
danke im voraus
1 Antwort
Lösung
Die mittlere Stromstärke wird berechnet mit der Formel:
I = Q / t
wobei
- I die mittlere Stromstärke in Ampere ist
- Q die übertragene Ladung in Coulomb ist
- t die Dauer der Entladung in Sekunden ist
In diesem Fall ist
- t = 0,27 s
Die übertragene Ladung ist die Ladung der gesamten Wolke. Wenn man annimmt, dass die Wolke eine Masse von 100 Tonnen hat und eine Dichte von 1 kg/m^3, dann hat sie ein Volumen von 100.000 m^3. Die Wolke besteht zu 75 % aus Wasser, also hat sie eine Ladung von 75.000 kg * 1,6 * 10^-19 C/kg = 1,2 * 10^10 C.
Die mittlere Stromstärke beträgt also:
I = 1,2 * 10^10 C / 0,27 s
= 4,4 * 10^9 A
Die mittlere Stromstärke beträgt also etwa 440 Millionen Ampere. Das ist eine sehr hohe Stromstärke, die zu erheblichen Schäden führen kann.
Alternativlösung
Die Aufgabe kann auch folgendermaßen gelöst werden:
Die übertragene Ladung ist gleich der Energie der Entladung geteilt durch die Spannung. Die Spannung in einem Blitz beträgt etwa 100 Millionen Volt. Die Energie der Entladung beträgt also:
E = Q * U
= 1,2 * 10^10 C * 100 * 10^6 V
= 1,2 * 10^16 J
Die mittlere Stromstärke beträgt also:
I = E / t * U
= 1,2 * 10^16 J / 0,27 s * 100 * 10^6 V
= 4,4 * 10^9 A
Die Lösung ist also die gleiche wie bei der ersten Lösung.
ChatGPT? Oder woher kommen die vielen falschen Annahmen? Bis auf die 100 Millionen Volt scheint mir nichts zu stimmen.