Questões teóricas
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Voltar a: Atividades Laboratoriais – 10.º Ano
🧲 Física · 10.º ano · Atividades Laboratoriais
AL 3.1 │ Radiação e potência elétrica de um painel fotovoltaico
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📝 11 exercícios
Os exercícios essenciais do tema, no estilo dos exames nacionais e dos testes intermédios, com o grau de dificuldade de cada um. Clica numa opção para ver logo se acertaste e abre a Resolução para perceberes o raciocínio completo.
📘 Resumo da matéria
Antes de começares, revê Atividade laboratorial AL 3.1 – laboratório virtual.
1Fácil A conversão fotovoltaica é a transformação de…
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- 📐 Fórmulasconversão fotovoltaica: luz → eletricidade
- (A) energia da luz em energia elétricaVerdadeira. o painel recebe energia da radiação e fornece energia elétrica.
- (B) energia elétrica em luzFalsa. é o processo inverso (o de um LED).
- (C) energia térmica em químicaFalsa. não é este o processo do painel.
- (D) cinética em potencialFalsa. é um processo mecânico, sem relação com o painel.
2Fácil Quando a luz incide num painel fotovoltaico, aparece nos seus terminais…
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- 📐 Fórmulasaparece uma diferença de potencial (tensão) nos terminais
- (A) força magnéticaFalsa. não é uma força magnética que aparece.
- (B) diferença de potencialVerdadeira. a energia da luz é transferida para o painel e surge uma ddp nos terminais: é o que o permite alimentar um circuito.
- (C) variação de massaFalsa. a massa do painel não varia.
- (D) campo gravíticoFalsa. o campo gravítico não depende da luz.
3Fácil A potência elétrica fornecida pelo painel ao circuito exterior calcula-se por…
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- 📐 FórmulasP = U I
- (A) U/IFalsa. U/I é a resistência R, não a potência.
- (B) U × IVerdadeira. potência elétrica = tensão × corrente (V × A = W).
- (C) U + IFalsa. somar grandezas diferentes não faz sentido físico.
- (D) I/UFalsa. I/U é a condutância, não a potência.
4Médio Explica como se ligam o amperímetro e o voltímetro no circuito do painel e porquê.
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- AmperímetroO amperímetro liga-se em série: a corrente que passa no painel e no reóstato tem de atravessar o aparelho para ser medida.
- VoltímetroO voltímetro liga-se em paralelo com o reóstato: mede a diferença de potencial entre os seus terminais, sem ser atravessado pela corrente do circuito.
5Médio O gráfico da potência fornecida pelo painel em função da diferença de potencial nos seus terminais, P(U), é…
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- 📐 FórmulasP = U I(U)
- (A) reta crescenteFalsa. para U pequeno P sobe, mas depois desce (a corrente cai): não é uma reta.
- (B) reta decrescenteFalsa. P começa em zero e aumenta no início: não é sempre decrescente.
- (C) curva com máximoVerdadeira. com U = 0, P = 0; com o circuito aberto, I = 0 e P = 0; no meio há um máximo.
- (D) reta horizontalFalsa. P varia com U.
6Médio A irradiância sobre o painel é G = G0 cos α, com G0 = 1000 W m-2. Calcula G para α = 0°, 30°, 60° e 90°.
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- 📐 FórmulasG = G0 cos α
- 0° e 30°0°: 1000 × cos 0° = 1000 W m-2 · 30°: 1000 × cos 30° = 866 W m-2.
- 60° e 90°60°: 1000 × cos 60° = 500 W m-2 · 90°: 1000 × cos 90° = 0 W m-2 (luz rasante).
7Médio Para maximizar a potência fornecida, o painel deve ser orientado de modo que a luz incida…
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- 📐 FórmulasG = G0 cos α
- (A) paralelamenteFalsa. com luz rasante, α = 90° e G = 0.
- (B) perpendicularmenteVerdadeira. cos 0° = 1: a irradiância é máxima e, com ela, a potência.
- (C) a 45°Falsa. cos 45° ≈ 0,71: perde-se cerca de 29 % da irradiância.
- (D) indiferentementeFalsa. a orientação influencia muito a irradiância.
8Médio Um painel de área 0,0050 m² recebe uma irradiância de 800 W m-2 e fornece 0,40 W. Calcula o rendimento.
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- 📐 FórmulasPinc = G A · η = PPinc × 100
- Potência incidentePinc = 800 × 0,0050 = 4,0 W.
- Rendimentoη = 0,404,0 × 100 = 10 %.
9Difícil Explica por que razão a potência fornecida pelo painel é máxima para um certo valor da diferença de potencial e não para qualquer outro.
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- 📐 FórmulasP = U I
- Tensão baixaCom o circuito em curto (U ≈ 0) a corrente é máxima, mas P = U I ≈ 0.
- Tensão altaCom o circuito aberto, U é máxima mas I = 0 e P = 0.
- ConclusãoEntre os dois, o produto U I tem um máximo: é a tensão que otimiza o rendimento.
10Difícil Interpõe-se um filtro entre a lâmpada e o painel (mesma posição, mesma resistência). A corrente fornecida…
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- 📐 Fórmulascorrente ∝ irradiância
- (A) diminuiVerdadeira. o filtro reduz G; a corrente de curto-circuito é proporcional a G, logo a corrente diminui.
- (B) aumentaFalsa. filtrar retira luz: não pode aumentar a corrente.
- (C) não mudaFalsa. a corrente depende da irradiância.
- (D) nulaFalsa. continua a chegar luz: a corrente é menor, não nula.
11Difícil Com luz perpendicular a potência máxima é 0,61 W. Prevê o valor aproximado a α = 60° e explica.
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- 📐 FórmulasPmáx ∝ G = G0 cos α
- Previsãocos 60° = 0,50 ⇒ a irradiância é metade ⇒ Pmáx ≈ 0,50 × 0,61 = 0,30 W.
- ConfirmaçãoO valor medido deve ficar muito próximo (0,28 W): a potência máxima é praticamente proporcional à irradiância.
➡️ A seguir
Continua com as questões laboratoriais e as práticas.
