Par beau temps, le champ électrostatique au voisinage de la surface de la Terre est quasiment uniforme. Sa valeur est de l’ordre de 150 V / m et est dirigé vers le sol.
Par temps d’orage, on observe la formation de cumulo-nimbus. Ces nuages ont une base quasiment horizontale, chargée négativement.
Au voisinage de cette base, le sol se charge positivement. L’accumulation de charges électriques est telle que la valeur du champ électrostatique peut dépasser 20 kV / m.
Le champ est si intense que l’air est ionisé, ce qui le rend beaucoup plus conducteur qu’habituellement.
Une décharge électrique est donc possible, c’est l’éclair.
1)- Par beau temps, quel est le signe de la charge électrique de la surface du sol ?
2)- Expliquer pourquoi la surface du sol se charge positivement sous un cumulo-nimbus.
3)- En considérant un sol horizontal et plan, par quoi peut-on modéliser le système formé par le sol et la partie inférieure du cumulo-nimbus ?
4)- Champ électrostatique :
a)- Que peut-on dire du champ électrostatique entre le sol et la base du nuage ?
b)- Reproduire le schéma ci-dessus et représenter quelques lignes de champ électrostatique.
Voila ma réponse
1)- Signe de la charge électrique de la surface du sol :
- Par beau temps, le champ électrostatique au voisinage de la surface de la Terre est quasiment uniforme. Sa valeur est de l’ordre de 150 V / m et est dirigé vers le sol.
- Le champ est dirigé dans le sens des potentiels décroissants : la surface du sol est chargée négativement.
2)- La surface du sol se charge positivement sous un cumulo-nimbus :
- La base du nuage est chargée négativement.
- En conséquence, il repousse les charges négatives situées au niveau du sol et attire les charges positives qui viennent se mettre en regard du nuage.
- Le nuage change la répartition des charges au niveau du sol et le sol en regard du nuage se charge positivement.
3)- Modélisation :
- On peut modéliser l’ensemble :
- Le sol horizontal est plan chargé positivement
- Et la base quasiment horizontale, chargée négativement du cumulo-nimbus
- Par un condensateur plan chargé. (voir le schéma au-dessous)
4)- Champ électrostatique :
a)- Champ électrostatique entre le sol et la base du nuage :
- Tout se passe comme si on était en présence d’un condensateur chargé.
- Le champ entre le sol et la base du nuage est pratiquement uniforme et il est orienté du sol vers la base du nuage.
b)- Schéma de la situation : ligne de champ électrostatique.
Coraline
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