Uma célula solar gera uma diferença de potencial de V1=0.1 V quando conectada a um resistor de 500 Omega e diferença de potencial de V2=0.16 V quando conectada a um resistor de 1000 Omega. Quais são a) a
resistência interna e b) a fem da célula solar? c) A área da célula é de 5 cm^2 e a intensidade da luz que a atinge é de 2 mW / cm^2. Qual é a eficiência da célula em converter energia da luz em energia interna no resistor de 1000 Omega ?

Passo 1

O enunciado descreve uma célula solar que, ao ser ligada a um resistor R, entrega uma tensão terminal
V = E,RR + r
onde E é a fem (força eletromotriz) da célula e r sua resistência interna. Medimos
,V1=0,1,V em R1=500Omega e ,V2=0,16,V em R2=1000Omega.
Pede-se:
a) a resistência interna r,
b) a fem E,
c) a eficiência quando a célula (área 5,cm^2) é iluminada com 2,mW/cm^2 e está em R2.

Passo 2

Aplicando o modelo para cada caso:
V1 = E,R1R1 + r e V2 = E,R2R2 + r

Passo 3

Para achar r, igualamos as duas expressões de E:
E = V1,R1+rR1 ;=; V2,R2+rR2
Longrightarrow V1l(1+rR1r) = V2l(1+rR2r)
Longrightarrow rl(V1R1-V2R2r) = V2-V1
Calculando:
V1R1-V2R2 = 0,1500-0,161000 =0,0002-0,00016=0,00004
r =0,16-0,10,00004 =1500 Omega

Passo 4

Com r em mão, basta usar uma das duas fórmulas para E. Por exemplo,
E =V1,R1+rR1 =0,1500+1500500 =0,1times4=0,4,V

Passo 5

Para a eficiência em R2:
– Corrente na carga:
I2=V2R2=0,161000=1,6times10^-4,A
– Potência elétrica entregue:
Pe<=tr=V2,I2=(0,16)^21000 =2,56times10^-5,W
– Potência de luz incidente:
Pluz =(2times10^-3,W/cm^2)times(5,cm^2) =1,0times10^-2,W
– Eficiência:
eta =Pe<=trPluz =2,56times10^-51,0times10^-2 =2,56times10^-3 approx0,256%

Resposta

a) r = 1500 Omega
b) E = 0,4,V
c) eta approx 0,256%

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