Bài 9.9 trang 25 SBT Vật Lí 11

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.

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 :     

\(H =\dfrac{P_{nh}}{P_{tp}} = 2,25.10^{-3} = 0,225%.\)