Exercício 6 · Exame Nacional Física e Química A Época especial 2024

6. Os raios são descargas elétricas que ocorrem na atmosfera durante as trovoadas.

6.1.

Considere que, quando se estabelece uma diferença de potencial de $3{,}0 \times 10^7\text{ V}$ entre uma nuvem e a superfície da Terra, se forma um raio, de potência $1{,}0 \times 10^{12}\text{ W}$, constituído por eletrões que se deslocam da nuvem para a Terra e que demoram $0{,}10\text{ s}$ a atravessar uma dada secção reta da sua superfície.

A carga do eletrão é $1{,}6 \times 10^{-19}\text{ C}$.

Determine a ordem de grandeza do número de eletrões que atravessam a superfície da Terra nesta descarga elétrica.

Apresente todos os cálculos efetuados.

6.2.

Um raio atinge a superfície da Terra nas proximidades de um armazém.

O módulo do campo magnético, $B$, medido no interior do armazém em função do tempo, $t$, está representado no gráfico da Figura 2.

Admita que parte da instalação elétrica do armazém pode ser equiparada a uma espira retangular com $18\text{ m}^2$ de área e que o campo magnético é perpendicular ao plano dessa espira.

Considere os intervalos de tempo $[0; 1]\,\mu\text{s}$, $[1; 2]\,\mu\text{s}$ e $[2; 8]\,\mu\text{s}$.

Determine o módulo da força eletromotriz induzida nessa espira, no intervalo de tempo em que esta é máxima, começando por identificar esse intervalo.

Apresente todos os cálculos efetuados.