O documento discute a história da compreensão dos relâmpagos desde a Antiguidade até Benjamin Franklin. Explica como as cargas elétricas se formam nas nuvens e como a descarga elétrica ocorre quando o campo elétrico rompe a rigidez dielétrica do ar. Apresenta também os diferentes tipos de relâmpagos e medidas de segurança como para-raios.

1. RELÂMPAGOS
Estevão Antunes Júnior
219008
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
Instituto de Física
FIS01138 - Física Aplicada I

2. ARISTÓTELES (Século III a.C.)
• Ruído: colisão entre as nuvens
• Relâmpago: incêndio exalado pelas nuvens
FRANKLIN (Século XVIII)
• Natureza elétrica do relâmpago
• Experimento da Pipa gerando uma
descarga elétrica (1752)
Figura 1: Imagem de Aristóteles.
Figura 2: Imagem de Franklin.

3. CAMPO ELÉTRICO
• Todo corpo carregado eletricamente gera um campo elétrico
proporcional à sua carga
• Quando há a interação entre dois corpos de cargas diferentes
afastadas por uma distância d, entre eles há um campo elétrico
que aponta do positivo para o negativo
Figura 3: Representação do campo elétrico

4. RIGIDEZ DIELÉTRICA
• Força que liga os elétrons ao núcleo do átomo
• Materiais isolantes tornam-se condutores devido à intensos
campos elétricos proporcionando descargas elétricas
• O maior valor de campo elétrico aplcado a um corpo isolante
sem que ele se torne um condutor é chamado de Rigidez
Dielétrica
• Exemplos de rigidezes dielétricas:
• Ar: 30 kV/cm
• Mica: 600 kV/cm
• Vidro: de 75 a 300 kV/cm

5. CARREGAMENTO DAS NÚVENS
• O ar quente sobe na nuvem por ser menos denso
• A temperatura é muito menor nas camadas superiores (-30ºC)
• O vapor de água carregado junto ao ar quente vira granizo e cai
• Na queda, este granizo se choca com as demais partículas e
carrega negativamente, enquanto as demais partículas carregam
positivamente.

6. •As cargas negativas se encontram na parte inferior e as cargas positivas
na parte superior, gerando uma polarização da nuvem
• Isso ocasiona a polarização do solo por indução e gera um campo
elétrico na região entre a nuvem e o solo
CARREGAMENTO DAS NÚVENS
Figura 4: Representação do carregamento das nuvens e a indução elétrica do solo.

7. DESCARGA ELÉTRICA
• Quando o campo elétrico
gerado nesta situação é tão
grande a ponto de romper a
rigidez dielétrica, o ar se torna
condutor proporcionando a
descarga elétrica
RELÂMPAGO
De 20 a 90 kA
Figura 5: Representação da descarga
elétrica das nuvens para o solo.

8. TIPOS DE RELÂMPAGOS
• Da nuvem para o solo
• Da nuvem para a atmosfera
• De nuvem para nuvem (e intra-nuvem)
• Do solo para a nuvem
Figura 6: Representação dos tipos
de relâmpagos.

9. TIPOS DE RELÂMPAGOS
Figura 7: Relâmpagos no sentido nuvem-solo.

10. TIPOS DE RELÂMPAGOS
Figura 8: Relâmpagos no sentido nuvem-atmosfera.

11. TIPOS DE RELÂMPAGOS
Figura 9: Relâmpagos no sentido solo-nuvem.

12. RAIOS POSITIVOS E NEGATIVOS
• Diferenciam-se devido à região da nuvem se onde sai o raio
• Se for da parte superior – Positiva
• Se for da parte inferior – Negativa
Brasil é o lugar do
mundo onde mais cai
raios. Uma
peculiaridade é que
grande parte destes
raios são positivos, são
mais nocivos.

13. MEDIDA DE SEGURANÇA: PARA-RAIOS
• É colocado no topo de onde
se quer proteger
• Está ligado ao terra
• Tem a função de ser
eletrizado por indução pela
nuvem e receber a descarga
elétrica mandando ela
diretamente ao solo.
• Raio de Proteção:
R = 2,5 H
Figura 10: Representação do para-raios.

14. CURIOSIDADE
• Por que enxergamos o relâmpago antes de ouvir a trovoada?
A velocidade da luz é muito maior que a velocidade do som.
Vluz é aproximadamente 880 mil vezes maior que Vsom
Exemplo: se o raio cai a uma distância de 1 km de onde você
está, a luz demora 0,000003 segundos e o som demora 2,9
segundos para chegar em você.

15. RESUMINDO
Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=UZPBcSreva4.

16. REFERÊNCIAS
• Rigidezes dielétricas de alguns materiais. Disponível em
http://pt.wikipedia.org/wiki/Rigidez_diel%C3%A9trica. Acesso em
16/03/2014.
• Brasil: o país dos 100 milhões de raios. Disponível em:
http://super.abril.com.br/cotidiano/brasil-pais-100-milhoes-raios-
441018.shtml. Acesso em 22/03/2014.
• Origem histórica dos Relâmpagos. Disponível em:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A2mpago. Acesso em 19/03/2014.
• SANTOS, E.S.. A Física dos Relâmpagos e dos Raios. Brasilia. 2007.
• Funcionamento dos Para-raios. Disponível em
http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/carga/raio_relampago/. Acesso em
22/03/2014.

17. REFERÊNCIAS DAS IMAGENS
• Figura da capa A: Disponível em:
http://colorir.estaticos.net/desenhos/color/201101/a2247e14f75d76e07158b75
8722ea0ba.png. Acesso em 19/03/2014.
• Figura da capa B: Disponível em:
http://rlv.zcache.com.br/nuvem_preta_dos_desenhos_animados_com_relampa
go_cartao_postal-
ra7580163f062459a98249b4070c9b046_vgbaq_8byvr_512.jpg. Acesso em
19/03/2014.
• Figura 1: Disponível em:
http://www.brasilescola.com/upload/conteudo/images/65f871b027e7d994218
14e262b5a30d6.jpg. Acesso em 19/03/2014.
• Figura 2: Disponível em:
http://www.culturamix.com/cultura/curiosidades/como-benjamin-franklin-
descobriu-a-eletricidade. Acesso em 19/03/2014.

18. REFERÊNCIAS DAS IMAGENS
• Figura 3: Disponível em:
http://upload.wikimedia.org/wikibooks/pt/0/0e/Linhas_2.png. Acesso em
19/03/2014.
• Figura 5: Disponível em: http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbase/electric/lightning.html. Acesso em 19/03/2014.
• Figura 6: Disponível em: http://1.bp.blogspot.com/-
rf9owey2KdE/Tz65Jq47nsI/AAAAAAAAASU/tFEp7X8WejM/s640/Sem+t
%C3%ADtulo.png. Acesso em 19/03/2014.
• Figuras 7, 8 e 9: Disponíveis em:
http://www.ucb.br/sites/100/118/TCC/1%C2%BA2007/AFISICADOSRELA
MPAGOSEDOSRAIOS.pdf. Acesso em 19/03/2014.
• Figura 10: Disponível em:
http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/carga/raio_relampago/. Acesso em
22/03/2014.