Question

19．每個太陽能電池的電動勢為0.50V，短路電流為0.04A，則：
（1）求該電池的內阻為多少？
（2）如用5個這樣的太陽能電池串聯，則串聯后總的電動勢和總的電阻分別為多少？
（3）現用多個這種太陽能電池串聯對標稱值為“2.0V、0.04W”的用電器供電，則需要多少個這樣的太陽能電池才能使用電器正常工作？

Answer 1

分析 （1）根據短路時，E=Ir求出電池的內阻．
（2）電源的串聯總電動勢等于各個電動勢之和，總內阻等于各個電源內阻之和；
（3）根據“2.0V，0.04W”的用電器正常，求出每個用電器的電流，根據歐姆定律求出太陽能電池的個數．

解答 解：（1）該電池的內阻$r=\frac{E}{{I}_{短}^{\;}}=\frac{0.50}{0.04}Ω=12.5Ω$
（2）總電動勢E=5×0.50=2.5V       總內阻R=5×12.5=62.5Ω
（3）用電器的額定電流${I}_{0}^{\;}=\frac{{P}_{0}^{\;}}{{U}_{0}^{\;}}=\frac{0.04}{2.0}$A=0.02A
設需要n個這樣的太陽能電池串聯使用，n個電池串聯后的總電動勢 E_總=nE，
串聯后的總內阻    r_總=nr
使用電器正常工作，串聯電池組輸出的路端電壓應等于用電器的額定電壓U₀=2.0V．
由閉合電路歐姆定律，有    ${U}_{0}^{\;}=nE-I•nr$
解得   $n=\frac{{U}_{0}^{\;}}{E-Ir}=\frac{2}{0.5-0.02×12.5}=8$
即需要8個這樣的太陽能電池才能使用電器正常工作．
答：（1）該電池的內阻為12.5Ω
（2）如用5個這樣的太陽能電池串聯，則串聯后總的電動勢2.5V和總的電阻62.5Ω
（3）現用多個這種太陽能電池串聯對標稱值為“2.0V、0.04W”的用電器供電，則需要8個這樣的太陽能電池才能使用電器正常工作

點評 本題考查運用閉合電路歐姆定律的物理知識解決實際問題的能力，是理論聯系實際的典型應用．