Ficha de Física e Química A — Painel Fotovoltaico: Irradiância, Tensão e Potência (10.º Ano)
Ficha de Física e Química A para o 10.º ano sobre o painel fotovoltaico: irradiância, potência elétrica, energia produzida ao longo do tempo e associações série/paralelo de painéis, com 12 exercícios e soluções completas.
O que inclui esta ficha
- Irradiância (W/m²) e potência incidente sobre o painel
- Potência elétrica: P = G · A · η e rendimentos típicos (15–20 %)
- Energia: E = P · t, horas-sol equivalentes e produção diária/mensal
- Associações de painéis: série (tensão) e paralelo (corrente)
- Curvas características: circuito aberto, curto-circuito, ponto de máxima potência
- 12 exercícios de tipo diversificado, com soluções completas
Competências que desenvolve: Converter entre irradiância, potência e energia, calcular a produção de uma instalação fotovoltaica, dimensionar associações de painéis e interpretar fatores sazonais da produção solar.
Conteúdo programático: Tema 3 — Energia e sua conservação, subtema «Fenómenos térmicos»: irradiância, diferença de potencial e potência de um painel fotovoltaico; energia produzida; associações de geradores.
Porque isto importa
O painel fotovoltaico é a aplicação mais visível de toda a cadeia energética do 10.º ano: radiação que chega do Sol (W/m²), convertida em potência elétrica (W), acumulada em energia (kWh) com um rendimento que ninguém consegue fazer chegar a 100 %. Compreender esta sequência permite ler uma ficha técnica de um módulo, estimar a produção de um telhado e perceber porque é que a transição energética depende de superfície, de horas de sol e de eficiência. Para além disso, o tema reaproveita as regras de série e paralelo já dominadas — os painéis são geradores reais, com tensão de circuito aberto e corrente máxima, e a escolha da associação é uma decisão de engenharia com consequências mensuráveis. É um dos temas com mais ligação ao quotidiano e à atualidade do exame nacional.
Erros comuns
- Confundir irradiância (W/m²) com energia — é uma potência superficial.
- Esquecer o rendimento e assumir conversão total da energia solar.
- Inverter série/paralelo: série soma tensão, paralelo soma corrente.
- Esquecer o tempo em E = P · t, ou deixar unidades misturadas (min vs h).
Como usar esta ficha
Imprime a ficha e resolve os exercícios sem consultar as soluções. Só depois de terminar compara as respostas com as soluções incluídas no final do PDF — é nessa comparação que se identifica o que ainda precisa de revisão. Se um exercício ficar errado, vale a pena voltar à matéria correspondente antes de avançar.