¿Cuántos voltios hay en un rayo?
Las nubes se pueden formar en aire estable o inestable. Las nubes en el aire estable forman capas lisas. Se llaman nubes estratos. Las nubes en el aire inestable se forman en montones o pilas. Se llaman cúmulos.
Los rayos llevan de 5 kA a 200 kA y los voltajes varían de 40 kV a 120 kV. Entonces, si tomamos algunos promedios, digamos, 100 kA y 100 kV, este perno llevaría tanta potencia, P :
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P = 100 × 10
3
A x 100 x 10
3
V
= 10,000 x 10
6 6
VA o vatios
= 1 x 10
10
Vatios
Recordemos que 10
10
Los vatios son 10,000,000,000 o 10 billones de vatios.
Ahora suponga que esta energía se libera en 1 segundo. Entonces el poder es:
10
10
W-sec. En su factura de electricidad, verá que paga por vatios-hora o Wh. Así que vamos a convertir W-sec a Wh:
PAGS
l
= 10
10
Ws x 1 h / 3600 s
PAGS
l
= 1/36 x 10
8
Wh
= 0.0277 x 10
8
= 2.7 x 10
6 6
Wh o Watt-hora por nuestro rayo promedio.
Pero, ¿puede ese poder una ciudad? Y si es así, ¿por cuánto tiempo?
¿Cuánta energía consume una sola casa? Nuevamente tenemos que jugar con promedios. Así que supongamos que una casa necesita 2.000 vatios / hora para mantener en funcionamiento la nevera, el horno, la computadora y todo lo demás. En un día, 24 horas, la casa consume
PAGS
h
= 2,000 vatios x 24 h.
= 48,000 Wh
Entonces, si dividimos el consumo de energía de la casa en el poder de un rayo, tendremos la cantidad de casas que ese rayo puede alimentar:
N = 2.7 x 10
6 6
Wh por tornillo / 4.8 x 10
4 4
Wh / casa
= 0.5625 x 10
2
= 56 casas / rayo por un día. Entonces, la respuesta a la pregunta original es que un gran rayo podría alimentar un pequeño pueblo de 56 casas por un día.
Eso supone que podemos atrapar todo ese rayo promedio en un capacitor grande. Si supone una eficiencia de captura, eso agregaría algunos cálculos más. Aún así, la pregunta original es intrigante.
Si desea llevar este experimento matemático un paso más allá, considere la frecuencia con la que Estados Unidos recibe rayos cada día. NOAA en línea dice 22 millones de ataques de nube a tierra por año.
Originalmente respondido por Paul Dvorak.