Question

奧運會時，一種可移動的太陽能燈將在北京市的十字路口臨時“站崗”．這種紅綠燈具有節(jié)能和靈活的特點，可大大減輕交警的工作量．這種太陽能紅綠燈的主要技術參數(shù)見下表．白天太陽能電池板給紅綠燈供電，同時多余的電能又給蓄電池充電．在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅綠燈供電，使紅綠燈能連續(xù)工作．

光電轉換效率η	有效受光面積S	工作電壓U	每個信號燈規(guī)格	使用條件
30%	5m2	24V	24V  30W	30℃--70℃

（1）假設每天有效受光時間為6h，每平方米的面積上太陽輻射的功率為P₀=500W，則這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是多少千瓦時？
（2）這種太陽能紅綠燈分前、后、左、右四組，每組又由紅、黃、綠三燈組成，共有12個信號燈．當這種太陽能紅綠燈白天正常采光工作6h后，能使蓄電池儲存多少電能？
（3）這些儲存的電能可供太陽能紅綠燈在陰雨天和晚上正常工作多少小時？

Answer 1

分析：（1）已知太陽輻射功率和受光時間，利用Q=Pt可以得到獲得的太陽能；已知太陽能和光電轉換效率，可以得到獲得的電能．
（2）已知紅綠燈的規(guī)格和數(shù)量，可以得到在一天時間內(nèi)紅綠燈消耗的電能；已知太陽能轉化得到的電能和紅綠燈消耗的電能，兩者之差就是儲存的電能．
（3）已知儲存的電能和紅綠燈的功率，利用t=

W

P

可以得到紅綠燈的工作時間．

解答：解：
（1）每天獲得的太陽能為
Q=P₀t=500W×5×6×3600s=5.4×10⁷J
獲得的電能為W=Qη=5.4×10⁷J×30%=1.62×10⁷J=4.5kwh
（2）每天紅綠燈消耗的電能為
W_燈=Pt=4×0.03kw×24h=2.88kwh
蓄電池儲存的電能為
W_電=W-W_燈=4.5kwh-2.88kwh=1.62kwh
（3）蓄電池儲存的電能可供紅綠燈工作的時間為
t=

W電

P

=

1.62kwh

4×0.03kw

=13.5h
答：
（1）太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是4.5kwh；
（2）蓄電池儲存的電能為1.62kwh；
（3）儲存的電能可供太陽能紅綠燈在陰雨天和晚上正常工作13.5h．

點評：紅綠燈不是同時工作的，所以在任何時候只有4只燈在工作，也就是發(fā)光功率為4×30W，明確這一點是解決后面兩個小題的關鍵．