São Camilo 2023 (2º semestre) — questão 35 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a energia elétrica envolvida no raio, conhecendo a tensão, a corrente média e a duração.

Passo 1 — tudo em potência de 10: 150 milhões de volts = $1{,}5 \times 10^{8}$ V; 200 mil ampères = $2 \times 10^{5}$ A.

Passo 2 — a potência. Num circuito, a potência elétrica é tensão vezes corrente:

$$P = U\,i = 1{,}5 \times 10^{8} \times 2 \times 10^{5}$$

$$P = 3 \times 10^{13}\ \text{W}$$

Passo 3 — a energia. Potência é energia por unidade de tempo; a descarga dura 0,5 s:

$$E = P\,\Delta t = 3 \times 10^{13} \times 0{,}5$$

$$E = 1{,}5 \times 10^{13} = 15 \times 10^{12}\ \text{J}$$

⚠️ A armadilha: parar na potência, $3 \times 10^{13}$ W, e chamá-la de energia. Potência diz quão depressa a energia é entregue; para ter a energia é preciso multiplicar pelo tempo. Cuidado também com “milhões” ($10^6$) e “mil” ($10^3$): errar um deles muda o resultado por fatores de mil.

A ideia em uma frase: energia elétrica = tensão × corrente × tempo (E = U·i·Δt).

Resposta: alternativa C ($15 \times 10^{12}$ J).