Estoy tratando de decidir si la información en la página de wikipedia
es razonable. En particular, las afirmaciones de que un rayo tiene aproximadamente 15 coulombs, donde una batería tiene 5000. Mi primer instinto es que esto es claramente incorrecto (un rayo es un evento tan energético y una batería que parece casi inocente), pero luego en reflexión un relámpago dura solo una cantidad de tiempo extraordinariamente corta. Al final, no estoy seguro de cómo comprobar si esto tiene sentido.
Una fuente común de confusión es la diferencia entre energía y potencia. Una barra de Snickers, por ejemplo, tiene más energía que una granada de mano. Se podría decir que una granada que explota es "energética", pero lo que es clave aquí es su potencia (P), o capacidad para convertir energía (E) extremadamente rápidamente, en un tiempo muy corto. cantidad de tiempo (t):
$$ P = \ frac {E} {t} $$
De manera similar, existe una analogía en el mundo eléctrico, donde la carga (Q), la corriente (I), el voltaje (V), la potencia y la energía no siempre van de la mano.
Las ecuaciones que relacionan todas esas son las siguientes:
$$ I = \ frac {Q} {t} $$
$$ P = I {\ cdot} V $$
$$ E = P {\ cdot} t = I {\ cdot} V {\ cdot} t $$
$$ Q = I {\ cdot} t $$
En el caso de un rayo, tanto V como yo estamos extremadamente altos, por lo que la potencia es extrema, pero t es bastante baja, por lo que la corriente alta y el corto tiempo se mitiga mutuamente, por lo que no hay una cantidad inmensa de carga. Cabe destacar que toda esa tensión influye en la cantidad de energía que lleva la misma cantidad de carga.
Conectando algunos números, 120 kA & 30 µs, obtenemos 3.6 coulombs , cerca de lo que tienes. El artículo de Wikipedia, sin embargo, dice que hay un poco de variabilidad ("hasta 350 C"), pero están en un par de órdenes de magnitud, y habiendo visto algunas tormentas eléctricas, algunas huelgas son grandes y carnosas, otras no tanto.
En una batería, el voltaje es patético en comparación con un golpe de luz, pero eso es irrelevante para calcular la carga. Lo que es clave es que es capaz de proporcionar una corriente de varios órdenes de magnitud menos para docenas de órdenes de magnitud más. Un miliamperio durante una hora (1 mA · h) es igual a 3.6 coulombs (mire, igual que nuestro 120 kA, 30 µs de iluminación), y las baterías a menudo tienen capacidades en los miles de mA · h (2000 mA · h es típico de una celda AA).
Probablemente correcto, mantenga la energía y la carga aparte (mentalmente) que miden diferentes cosas.
Tu instinto era correcto. El artículo es engañoso.
El artículo ignoró el voltaje. Si utiliza la Analogía Hidráulica , el voltaje es como la temperatura / presión del agua. Esencialmente, el agua de la batería tiene una temperatura / presión extremadamente baja. La temperatura / presión del agua del rayo, sin embargo, es enorme. Básicamente, hay MUCHO MÁS ENERGÍA TOTAL (julios) en el rayo que en la batería. Esto se mide en julios (kg.m / s ^ 2).
Comparemos la TOTAL ENERGÍA del rayo y la batería.
$$ Volts = \ frac {Joules} {Coulombs} $$
Iluminación :
15 Coulombs
500 millones de voltios
15C x 500000000V = 7.5 Billion Joules (kg.m / s ^ 2)
Batería AA:
5000 Coulombs
1.5 voltios
5000C x 1.5V = 7,500 Joules (kg.m / s ^ 2)
Hay un millón de veces más energía en un relámpago que en una batería AA.
¿Por qué la confusión? La batería envía muchos más electrones a través de los cables (5000 Coulombs), pero esos electrones casi no tienen energía en ellos. En comparación, los rayos envían una cantidad muy pequeña de electrones (15 Coulombs), pero esos pocos electrones todavía tienen una energía mucho más total.