Question

19．每个太阳能电池的电动势为0.50V，短路电流为0.04A，则：
（1）求该电池的内阻为多少？
（2）如用5个这样的太阳能电池串联，则串联后总的电动势和总的电阻分别为多少？
（3）现用多个这种太阳能电池串联对标称值为“2.0V、0.04W”的用电器供电，则需要多少个这样的太阳能电池才能使用电器正常工作？

Answer 1

分析 （1）根据短路时，E=Ir求出电池的内阻．
（2）电源的串联总电动势等于各个电动势之和，总内阻等于各个电源内阻之和；
（3）根据“2.0V，0.04W”的用电器正常，求出每个用电器的电流，根据欧姆定律求出太阳能电池的个数．

解答 解：（1）该电池的内阻$r=\frac{E}{{I}_{短}^{\;}}=\frac{0.50}{0.04}Ω=12.5Ω$
（2）总电动势E=5×0.50=2.5V       总内阻R=5×12.5=62.5Ω
（3）用电器的额定电流${I}_{0}^{\;}=\frac{{P}_{0}^{\;}}{{U}_{0}^{\;}}=\frac{0.04}{2.0}$A=0.02A
设需要n个这样的太阳能电池串联使用，n个电池串联后的总电动势 E_总=nE，
串联后的总内阻    r_总=nr
使用电器正常工作，串联电池组输出的路端电压应等于用电器的额定电压U₀=2.0V．
由闭合电路欧姆定律，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个这样的太阳能电池才能使用电器正常工作．
答：（1）该电池的内阻为12.5Ω
（2）如用5个这样的太阳能电池串联，则串联后总的电动势2.5V和总的电阻62.5Ω
（3）现用多个这种太阳能电池串联对标称值为“2.0V、0.04W”的用电器供电，则需要8个这样的太阳能电池才能使用电器正常工作

点评 本题考查运用闭合电路欧姆定律的物理知识解决实际问题的能力，是理论联系实际的典型应用．