Fysik

E7 solcellens nyttevirkning

17. november 2011 af mie1805 (Slettet) - Niveau: A-niveau

Solcelles nyttevirkning
09. oktober kl. 22:31 af Kristenzen - Niveau: A-niveau
Er helt lost.. please hjælp!

Hej :)

Jeg sidder med en aflevering i fysik og er lidt lost omkring spørgsmål c

For en solcelle er sammenhængen mellem spændingsfaldet og U over solcellen og strømstyrken I gennem den givet ved:
I=α-β*(e^(γ*U)-1)
Solcellen benyttes ved en belysning, hvor α=0,180 A,β=1,47 nA og γ=40 V^(-1).
Når solcellen forbindes til en resistor som vist på figuren, er spændingsfaldet over solcellen 0,45 V.

a) Beregn resistorens resistans.

Jeg satte her værdierne ind i formlen og fandt derved I

herefter brugte jeg formlen

R=U/I

R= 5,39 ohm

 

Solcellen har arealet 16,8*?10?^(-3)  m^2. Intensiteten af sollyset er 870 W/m^2 .

b) Beregn solcellens nyttevirkning.

nyttevirkningen fik jeg til 0,257%

 

Resistoren i kredsløbet udskiftes med en resistor med variabel resistans. Den nyttiggjordte effekt fra solcellen ved den givne belysning afhænger af  den variable resistor i kredsløbet

c) Beregn den største effekt fra solcellen ved den givne belysning.

hvor stor er resistorens resistans i denne situation?

Jeg håber virkelig der er en eller anden der ude som kan hjælp :)


Brugbart svar (0)

Svar #1
17. november 2011 af greg0065 (Slettet)

Som jeg læser det er effekten hvor meget der bliver afsat i resistansen?

I det tilfælde ved den støreste effekt være med den største resistans ... en resistans så stor at den arbsorbere al energien og omsætter det hele til varme(uendelig stor) - altså en nyttevirkning på 100%

Dette er dog ikke muligt i virkeligheden, men teoretisk er dette maks effekten.

 

Dog lyder spørgsmålet:

c) Beregn den største effekt fra solcellen ved den givne belysning.

Som må være:

870 W/m^2   *  16,8*?10?^(-3)  m^2    =     Emaks

Da dette er den effekt solcellen vil have hvis den arborbere 100% af lyset med 0% energispild.


Svar #2
17. november 2011 af mie1805 (Slettet)

Min lærer sagde noget med at man skulle differentier I= u*(α-β*(e^(γ*U)-1)) og derefter sætte det lig nul

Vidste ikke helt præcis hvordan jeg skulle tage fat på det

men man kan måske beregne det på andre måder???

din måde lyder dog meget mere enkelt :)


Brugbart svar (0)

Svar #3
17. november 2011 af greg0065 (Slettet)

I=α-β*(e^(γ*U)-1) er en funktion der går mod α-β når U går mod uendelig(e^((γ*U)-1) går mod 1)

Dette betyde af denne funktion differentieret med hensyn til U sat lig 0 har løsningen:

I' = 0  <=>  U = uendelig

Altså der hvor all energien blir omsat.

Som sagt er det der hvor resistansen er størst

 

Og at min metode virker nemmest er fordi jeg har for vane at forklare hvad det betyder i virkeligheden, frem for at svare på spørgsmålet med udregninger ... synes jeg virker fornuftigt, men fysiklærere er som regel uenige xD


Svar #4
17. november 2011 af mie1805 (Slettet)

hehe :D

I det sidste spørgemål i c bruger jeg vel bare  formlen: P=U*I og R=U/I 

hvor p er (870 W/m^2   *  16,8*?10?^(-3)  m^2    =     Emaks) og hvor jeg kender både I og U?


Brugbart svar (0)

Svar #5
17. november 2011 af greg0065 (Slettet)

Dette er teoretisk korrekt - i perfekte lukkede systemer.

Dog regner jeg med at den lange besværglige ligning har til formål at tage højde for forskellige faktorer som ikke er udtrykt i Ohm's love ...

Desuden kender du kun P og har derfor 2 ubekendte(så du kan ikke finde hverken R eller U).

Hvis du ser på U2/R = P sir du netop at størrelsen af R er ligegyldig for effekten - U skal bare være tilpas stor/lille ...

 

Det hele kommer altså an på om energi skal afsættes i resistansen eller i noget andet ... og skal det afsættes i resistansen skal den self være så stor så mulig så der bliver afsat mest mulig energi i den så spændingsfaldet over den er størst mulig ...

 

Hvis resistansen derimod er ledningen, og strømmen skal afsættes i et andet objekt skal resistansen self være mindst muligt :)

kommer an på opgaven (og jeg forstår det som at det skal afsættes i resistansen, derfor skal den være størst mulig!)


Svar #6
17. november 2011 af mie1805 (Slettet)

nu når der er 2 ubekendte både I og U

hvordan vil jeg så kunne beregne resistansen?


Brugbart svar (0)

Svar #7
17. november 2011 af greg0065 (Slettet)

Se hvad jeg skrev i #3.

Og efter du har vist at U = uendelig (dette kan du gøre ved at regne med grænseværdier ... lim I' -> 0 som forekommer når U -> uendelig)

Og da du ved at effekten P er konstant, må resistansens nødvendigt vis også være uendelig stor for at P=U2/R blir opfyldt.

Godnat :)


Skriv et svar til: E7 solcellens nyttevirkning

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.