FÍSICA [UFT]
PROVA DE FÍSICA
Leia o texto para responder às questões 24 e 25.
Célula Fotovoltaica
Uma célula fotovoltaica (CF) é um diodo semicondutor especial que converte luz visível, radiação infravermelha ou radiação ultravioleta diretamente em eletricidade. Quando é usada para obter eletricidade a
partir da luz solar, este tipo de dispositivo é conhecido pelo nome de célula solar. Um dos tipos mais comuns de CF é feito a partir de silício tratado e é conhecida por célula fotovoltaica de silício. A estrutura básica de uma CF é mostrada na figura seguinte.
A CF é construída a partir de dois tipos de silício, chamados tipo P e tipo N. O coração do dispositivo é a superfície em que os dois tipos se unem, conhecida como junção P-N. A parte de cima do conjunto é transparente de forma a que a luz possa incidir diretamente na junção. O eletrodo positivo é feito de barras de metal paralelas e interligadas por fios muito finos. O eletrodo negativo é uma base de metal chamada de substrato, que é posta em contato com o silício tipo N. Quando a energia radiante incide na junção P-N, desenvolve-se uma tensão elétrica entre o material tipo P e o material tipo N. Quando ligamos uma carga (dispositivo elétrico receptor) à célula, a intensidade de corrente através dessa carga aumenta na proporção do brilho da luz incidente na junção P-N da célula – até certo valor. À medida que a luz incidente aumenta e passa esse ponto crítico, os níveis de corrente deixam de aumentar num valor máximo chamado corrente de saturação. A relação entre a potência obtida na saída e a potência da luz incidente na CF é chamada de eficiência ou eficiência de conversão da célula. Adaptação de texto disponível em http://www.profelectro.info/?p=1368. Acesso em 06/06/2011.
QUESTÃO 24
Leia as assertivas a seguir:
I. A intensidade da radiação incidente influi na corrente medida entre os terminais da célula fotovoltaica, quando a frequência da radiação incidente é superior à frequência de corte do material que compõe a célula.
II. Para uma corrente igual a 1,6 μA, entre os terminais da célula fotovoltaica, o número de elétrons por segundo se movendo através de um ponto no circuito é inferior a 910 .
III. A energia cinética máxima dos elétrons ejetados da célula depende do material que compõe a célula e da frequência da radiação incidente.
Marque a alternativa que apresenta somente assertivas CORRETAS:
(A) I e II
(B) I e III
(C) I, II e III
(D) II e III
(E) II
QUESTÃO 25
A figura a seguir apresenta a montagem de um sistema de transformação de energia solar em energia elétrica.
Disponível no sítio
http://www.jn.pt/multimedia/infografia.aspx?content_id=1179426. Acesso em 06/06/2011.
Este sistema é constituído de painéis coletores, sistema de regulação da potência dos painéis e sistema de armazenamento. Os coletores são painéis com várias células fotovoltaicas de silício unidas em um circuito, estes painéis apresentam uma eficiência de conversão máxima igual a 20%. O sistema de regulação consiste em inversores de corrente, que transformam a corrente contínua, obtida dos painéis, em corrente alternada para ser utilizada em equipamentos elétricos, além de um controlador de carga da bateria. Por fim, o sistema de armazenamento é constituído de baterias.
O custo total de um sistema para suprir as necessidades energéticas de uma residência que consome 250 kWh por mês é de R$ 3.150,00. No estado do Tocantins a potência solar média é de 1000 W/m² e o custo por kWh é 0,42 R$/kWh. Considere que não há dissipação de energia após a conversão de energia realizada pelos painéis e que a eficiência dos painéis é máxima.
Leia as assertivas a seguir:
I. Um painel de área igual a 1 m² capta 1 kWh de energia em cinco horas
II. O valor do equipamento é inferior ao custo de três anos de consumo de energia de uma residência que consome 250 kWh por mês
III. A célula fotovoltaica gera corrente elétrica por ser um capacitor de placas paralelas
Marque a alternativa que apresenta somente assertivas CORRETAS:
(A) II e III
(B) I, II e III
(C) III
(D) I e II
(E) I e III
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