physik frage?

Eine Licht-emittierende Diode (LED), die 50% der zugeführten elektrischen Energie in Licht umwandelt, wird gespeist von einer Batterie und einer Solarzelle, wobei die Solarzelle nur von der LED beschienen wird. Die LED hat bei 3,33 V eine Leistungsaufnahme von 100 mW, der Wirkungsgrad der Solarzelle beträgt 10%. Die Batterie ist mit 600 mAh geladen und liefert wie die Solarzelle genau die Spannung, die die LED benötigt.

Wie lange leuchtet die LED?

wie kann man hier vorgehen die antwort ist 21 stunden es geht mir wirklich nur um den rechenweg

Answer 1

[mihisu]

In der Batterie gespeicherte Energie:

$E_{\text{Bat}}=3,33\ \text{V}\cdot600\ \text{mAh}=1998\ \text{mWh}\$

Benötigte Leistung der LED:

$P_{\text{LED}}=100\ \text{mW}\$

Der Anteil der von der von der LED aufgenommenen Leistung, der über die Solarzelle wieder zurückgewonnen wird, wenn man annimmt, dass das gesamte Licht der LED auf die Solarzelle trifft:

$50\ \%\cdot10\ \%=0,50\cdot0,10=0,05$

Anteil der von der LED aufgenommenen Leistung, welche nicht von der Solarzelle sondern von der Batterie kommen muss:

$1-0,05=0,95$

Leistung, die die Batterie liefern muss:

$P_{\text{Bat}}=0,95\cdot P_{\text{LED}}=0,95\cdot100\ \text{mW}=95\ \text{mW}\$

Wie lange reicht die in der Batterie gespeicherte Energie bei der Leistung, die die Batterie liefern muss?

$t=\frac{E_{\text{Bat}}}{P_{\text{Bat}}}=\frac{1998\ \text{mWh}}{95\ \text{mW}}\approx21\ \text{h}\$

============

Bzw. wenn man alles in eine Rechnung packt:

$\frac{3,33\ \text{V}\cdot600\ \text{mAh}}{\left(1-0,50\cdot0,10\right)\cdot100\ \text{mW}}\approx21\ \text{h}\$

Answer 2

[PWolff]

Energie der Batterie = 600 * 10^-3 * 3600 As * 3,33 V

Energierückführungsquotient = 0,5 * 0,1 = 0,05 = 1/20

Effektiv entzieht die LED der Batterie damit 1/20 weniger Leistung und damit 1/20 weniger Energie als sie es ohne die Rückführung täte. (Vorausgesetzt, die gesamte Lichtenergie der LED wird von der Solarzelle eingefangen).

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Studium, Hobby, gebe Nachhilfe

Comments

[chemie00000]

aber wie kommt man jetzt auf 21 stunden

[Blume8576]

@chemie00000

die LED zieht einen Strom von  100mW : 3:33 V = 0.03 A

bei 600mAh ist die Baterie in   -- > 600mAh : 30 mA = 20 h  leer

wenn die LED 1/20 weniger braucht , weil 1/20 von der Solarzelle kommt, braucht sie nur  0,03A /20 x 19 =  0.0285 mA

600mAh : 0.0285mA =21.05h

Answer 3

[Blume8576]

muss natürlich 0.0285 A   oder 28.5 mA heisen ;-)