Em sua aventura pela Amazônia, João porta um rádio para comunicar-se. Em caso de necessidade, pretende utilizar células solares de silício, capazes de converter a energia solar em energia elétrica, com eficiência de $10\ \%$. Considere que cada célula tenha $10\text{ cm}^2$ de área coletora, sendo capaz de gerar uma tensão de $0{,}70\text{ V}$, e que o fluxo de energia solar médio incidente é da ordem de $1{,}0 \times 10^3\text{ W/m}^2$. Projete um circuito que deverá ser montado com as células solares para obter uma tensão de $2{,}8\text{ V}$ e corrente mínima de $0{,}35\text{ A}$, necessárias para operar o rádio. 

img
ITA IIIT 10/05/2022 22:22
A princípio, necessita-se de uma tensão de $2,8 \ V$, ou seja, precisamos de quatro células solares em série, pois cada célula é capaz de gerar uma tensão de $0,7 \ V$. Nessa perspectiva, devemos garantir uma corrente mínima de $0,35 \ A$, para isso, podemos partir da eficiência de cada célula: \begin{matrix} Pot_U = 0,1 \cdot Pot_T \end{matrix}Veja que, pelo fluxo de energia e a área coletora, pode-se definir a potência total $(Pot_T)$: \begin{matrix} Pot_U = 0,1 \cdot(10^3\cdot 10\cdot 10^{-4}) &\Rightarrow& Pot_U = 0,1 \ W \end{matrix}$\color{orangered}{Obs:}$ Lembre-se de passar $cm^2$ para $m^2$. Com conhecimento da potência útil $(Pot_U)$, pode-se encontrar a corrente que deve passar por cada célula: \begin{matrix} 0,7 \cdot i = 0,1 &\therefore& i = {{\dfrac{1}{7}}} \ A \end{matrix}Nesse momento, vamos definir quantos conjuntos de $4$ células ficarão em paralelo, isto claro, a fim de ter a corrente total mínima de $0,35 \ V$. Dessa modo, se tivermos $k$ conjuntos em paralelos, deve-se ter: \begin{matrix} k\cdot {{\dfrac{1}{7}}} \ge 0,35 &\Rightarrow& k > 2,45 &\because& k \in \mathbb{N} &\therefore& k = 3 \end{matrix}Portanto, o sistema terá: \begin{matrix} \text{3 conjuntos de 4 células em paralelo} & \tiny{\blacksquare} \end{matrix}
Modo de Edição
0 / 5000
ManualLaTeX