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 R1 bằng 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 r của pin này.
b) Diện tích của pin là S = 5 cm2 và 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 R2 là \(P_{nh} = 2,25.10^{-5} W.\)
Hiệu suất của sự chuyển hoá từ năng lượng ánh sáng thành nhiệt năng trong trường hợp này là :
\(H =\dfrac{P_{nh}}{P_{tp}} = 2,25.10^{-3} = 0,225%.\)
