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Exercícios sobre efeito fotoelétrico PDF Imprimir E-mail
Sex, 16 de Novembro de 2018 10:39

1) O material usado na construção de células fotovoltaicas, para obtenção de energia elétrica a partir de energia solar, pode ser duas camadas de silício dopadas com outros elementos como o fósforo e o boro. A camada que foi acrescentado fósforo forma a banda N e a outra camada onde foi adicionado o boro é a banda P. Juntando as duas camadas formam-se as referidas células. Se insidir luz solar na camada N obtém-se um campo elétrico no interior das células fotovoltaicas pela separação de elétrons livres proporcionado pelo arrancamento destes através do chamado efeito fotoelétrico. Suponha que haja uma ddp entre dois pontos das referidas camadas de 0,006 V. Se conectarmos estes pontos da placa de silício formada pelas células fotovoltaicas externamente com um condutor de resistencia élétrica 1,72 .10-11 Ω, forma-se corrente elétrica.

Determine:

a) a corrente elétrica neste condutor;

b) a potência elétrica convertida em efeito Joule neste condutor;

c) a energia elétrica gasta por este condutor em 30 minutos.

 

2) Uma placa de silício localizada no telhado de uma casa é exposta a radiação solar de frequência 7. 10-7 Hz e emite constantemente 2.1042 fótons por segundo. 10% dessa energia solar é convertida em energia elétrica a qual é armazenada na forma de energia química em uma bateria. Os polos dessa bateria são ligados em série com um resistor de 8 Ω  o qual está mergulhado em 4 litros de água a 18ºC (calor específico 1 cal/g.ºC). A energia química da bateria é transformada novamente  em elétrica, consome internamente 15 W e a outra parte é fornecida ao circuito onde o resistor converte em energia térmica e a transfere integralmente à água.  Seja 1 cal = 4,18 J e a constante de Planck igual a 6,6 . 10-34 J.s.

Determine:

a) a energia solar convertida em elétrica por este sistema (placa de silício) em 1 hora;

b) a potência elétrica gerada pela bateria;

c) a potência que a bateria fornece ao circuito que contém o resistor;

d) o rendimento da bateria;

e) a temperatura final da água;

f) a corrente elétrica que passa pelo resistor.

 

3) Suponha que na questão anterior a energia elétrica proveniente da energia solar seja lançada na rede elétrica de uma empresa, ao invés de ser usada para carregar uma bateria, se misturando com a energia produzida por esta e que um relógio bidirecional indique a quantidade de energia elétrica produzida pelo respectivo sistema (placa de silício) e a energia gasta da empresa por um cliente. Considerando que o preço da energia é 0,80 Kwh e que o cliente utiliza em sua casa uma TV de 100 W ligada 4 horas/dia, 4 lampadas de 5 W acesas durante 8 horas por dia e uma geladeira de potência elétrica 70 W.

 

Determine:

a) a energia elétrica produzida pelo sistema que utiliza a placa de silício;

b) a energia gasta pelo cliente da rede da empresa;

c) o valor que o cliente irá pagar a empresa de energia.

Considere que o cliente pagará apenas a diferença entre a energia produzida pelo sistema e a energia consumida da empresa.

Última atualização em Qui, 03 de Janeiro de 2019 12:40