Løsninger til Opgaver i fysik A-niveau Fysikforlaget ... - szymanski spil

Løsningerne er hentet på www.szymanskispil.dk
Opgave E5 side 16: Solcelle
a) Hvis man sætter resistansen af ledningerne til 0, er spændingsfaldet over resistoren det samme
som over solcellen.
På figuren aflæses det, at strømstyrken 0,30A svarer til 0,49V (der altså er spændingen over
både solcelle og resistor). Hermed kan resistansen R bestemmes:
U 0,
49V
U R I R 1,
633333
1,
63
I 0,
30A
b) Da resistoren er sat til værdien 2,0, vil sammenhængen mellem U og I for den være:
U resistor 2 , 0
Iresistor
. Indtegnet på figuren er dette altså en proportionalitet (ret linje
gennem (0,0)) med proportionalitetskonstanten (hældningen) 2,0.
Strømstyrken gennem solcellen er den samme som strømstyrken gennem resistoren, da der
ikke er nogen forgreninger i kredsløbet. Desuden er som nævnt spændingsfaldet over solcelle
det samme som over resistor.
Skæringspunktet mellem grafen på figuren og den indtegnede linje er netop det punkt, hvor
spændingsfaldene og strømstyrkerne er ens, så det er dette skæringspunkt, der skal aflæses, og
punktets førstekoordinat fortæller så, at: I 0,
25A
Opgave E6 side 17: Temperaturfølsom modstand
a) På grafen over NTC-modstandens resistans som funktion af temperaturen aflæses det, at ved
20,0°C er modstanden: 1 , 24k
.
R NTC
Resistoren og NTC-modstanden sidder i serieforbindelse, så erstatningsresistansen er summen
af de to resistanser, og strømmen gennem NTC-modstanden (der er den samme som gennem
resistoren) bestemmes ved:
U R R I
I
R
resistor
resistor
U
R
NTC
NTC
5,
00V
0.001953125A
1,95mA
3
3
1,
32 10
1,
24 10
b) Den effekt, der afsættes i NTC-modstanden er givet ved: P R I .
Da strømmen holdes konstant, vil effekten for den afsatte energi udelukkende afhænge af
modstanden. Jo varmere NTC-modstanden bliver, jo mindre bliver modstanden, og jo mindre
er den effekt, energien afsættes i komponenten med.
NTC-modstanden vil samtidig afgive varme til omgivelserne. Jo varmere NTC-modstanden
er, jo større er den effekt, varmen afgives til omgivelserne med.
Der kan altså indstille sig en ligevægt, hvor effekterne for afsat og afgivet energi er lige store.
Ved denne ligevægt gælder:
P P
R
R
afsat
NTC
NTC
I
2
afgivet
25,
0 10
0 RNTC
T0
T
2
2
I I
W
3
W
25,
0 10
19,
0C
C
T
C
250 T
4750
2 C
T T
3
3
2
3
10, 0 10
A
10, 0 10
A
2