Bài 9.9: 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.
a) Áp dụng định luật Ôm dưới dạng \({U_N} = E – {\rm{Ir}} = E – {{{U_N}} \over R}r\)
và 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 :
Ptp = wS = 0,01 W = 10-2 W
Công suất toả nhiệt ở điện trở R2 là Pnh = 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 =\({{{P_{nh}}} \over {{P_{tp}}}}\) = 2,25.10 -3 = 0,225%.
Advertisements (Quảng cáo)
Bài 9.10: Một điện trở R = 4 Ω được mắc vào nguồn điện có suất điện động E = 1,5 V để tạo thành mạch điện kín thì công suất toả nhiệt ở điện trở này là P = 0,36 W.
a) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R.
b) Tính điện trở trong của nguồn điện.
a) P = I2R = 4I2 = 0,36W và I = 0,3A
Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R là: U = IR = 1,2V
b) U = E – Ir à r = 1 Ω.
Bài 9.11: Một nguồn điện có suất điện động E = 2 V và điện trở trong r = 0,5 Ω được mắc với một động cơ thành mạch điện kín. Động cơ này nâng một vật có trọng lượng 2 N với vận tốc không đổi v = 0,5 m/s. Cho rằng không có sự mất mát vì toả nhiệt ở các dây nối và ở động cơ.
Advertisements (Quảng cáo)
a) Tính cường độ dòng điện I chạy trong mạch.
b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu của động cơ.
c) Trong các nghiệm của bài toán này thì nghiệm nào có lợi hơn ? Vì sao ?
a) Công suất mạch ngoài : P = UI = Fv (1)
trong đó F là lực kéo vật nặng và v là vận tốc của vật được nâng.
Mặt khác theo định luật Ôm: U = E – Ir, kết hợp với (1) ta đi tới hệ thức :
IE – I2r = Fv
Thay các giá trị bằng số, ta có phương trình : I2 – 4I + 2 = 0.
Vậy cường độ dòng điện trong mạch là một trong hai nghiệm của phương trình này là :
\({I_1} = 2 + \sqrt 2 \approx 3,414A\)
và
\({I_2} = 2 – \sqrt 2 \approx 0,586A\)
b) Hiệu điện thế giữa hai đầu động cơ là hiệu điện thế mạch ngoài và có hai giá trị tương ứng với mỗi cường độ dòng điện tìm được trên đày. Đó là :
\({U_1} = {P \over {{I_1}}} \approx 0,293V\)
và
\({U_2} = {P \over {{I_2}}} \approx 1,707V\)
c) Trong hai nghiệm trên đây thì trong thực tế, nghiệm I2, U2 có lợi hơn vì dòng điện chạy trong mạch nhỏ hơn, do đó tổn hao do toả nhiệt ở bẽn trong nguồn điện sẽ nhỏ hơn và hiệu suất sẽ lớn hơn.
