Đề bài
Khi mắc điện trở R1= 500 Ω vào hai cực của một pin mặt trời thì hiệu điện thế mạch ngoài là U1= 0,10 V. Nếu thay điện trở R1bằng điện trở R2= 1 000 Ω thì hiệu điện thế mạch ngoài bây giờ là U2= 0,15 V.
a] Tính suất điện động E và điện trở trong rcủa pin này.
b] Diện tích của pin là S = 5 cm2và nó nhận được năng lượng ánh sáng với công suất trên mỗi xentimét vuông diện tích là w = 2 mW/cm2. Tính hiệu suất H của pin khi chuyển từ năng lượng ánh sáng thành nhiệt năng ở điện trở ngoài R2.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Sử dụng định luật Ôm với toàn mạch: \[U=E-Ir\]
Lời giải chi tiết
a] Áp dụng định luật Ôm dưới dạng:
\[{U_N} = E - {\rm{Ir}} = E - {\dfrac{U_N}{R}}r\]
Từ các số liệu của đầu bài ta đi tới hai phương trình là:
\[0,1 = E - 0,0002r\] và \[0,15 = E - 0,00015r\]
Nghiệm của hệ hai phương trình này là :
\[E = 0,3 V\] và \[r = 1000 Ω\]
b] Pin nhận được năng lượng ánh sáng với công suất là
\[p_{tp}= wS = 0,01 W =10^{-2}W\]
Công suất toả nhiệt ở điện trở R2là \[P_{nh}= 2,25.10^{-5}W.\]
Hiệu suất của sự chuyển hoá từ năng lượng ánh sáng thành nhiệt năng trong trường hợp này là :
\[H =\dfrac{P_{nh}}{P_{tp}} = 2,25.10^{-3}= 0,225%.\]