Question

8．圖甲為一種太陽能路燈，圖乙為該路燈簡化的工作電路圖．S₁為光控開關(guān)，白天與觸點d接觸，太陽能電池板給蓄電池充電，晚上與觸點c接觸，給路燈供電．S₂為時控開關(guān)，晚上12點前與觸點a接觸，L₁正常發(fā)光，12點后與觸點b接觸，L₂正常發(fā)光．L₁為“20V  40W”的節(jié)能燈，L₂為“20V  20W”的節(jié)能燈，兩盞燈平均每天各工作5小時．
（1）路燈L₁正常工作時的工作電流為多大？
（2）兩盞路燈正常工作一天，共消耗多少度電？
（3）已知該太陽能電池板每小時平均收集太陽能3.6×10⁶J，若太陽光照射20小時能使兩盞路燈正常工作6天，求太陽能電池板光電轉(zhuǎn)化效率為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電功率的公式P=UI變形后可求電流；
（2）根據(jù)電能的計算公式W=Pt可求電能；
（3）求出電池板接收到的太陽能多少和對外提供的電能多少，可求光電轉(zhuǎn)化效率．

解答 解：（1）根據(jù)路燈L₁的符號“20V，40W”，由P=UI得：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{40W}{20V}$=2A；
（2）已知P₁=40W=0.04kW；P₂=20W=0.02kW；
由P=$\frac{W}{t}$可得路燈正常工作一天消耗的電能：
W₁=P₁t=0.04kW×5h=0.2kW•h，
W₂=P₂t=0.02kW×5h=0.1kW•h，
W=W₁+W₂=0.2kW•h+0.1kW•h=0.3kW•h；
（3）若太陽光照射20小時收集的太陽能為：
W_太=3.6×10⁶J×20=7.2×10⁶J，
兩盞路燈正常工作6天消耗的電能為：
W_總=nW=6×0.3kW•h=1.8kW•h=6.48×10⁶J，
則太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為：
η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{太}}$×100%=$\frac{6.48×1{0}^{6}J}{7.2×1{0}^{6}J}$×100%=9%．
答：（1）路燈L₁正常工作時的工作電流為2A；
（2）兩盞路燈正常工作一天，共消耗0.3度電；
（3）太陽能電池板光電轉(zhuǎn)化效率為9%．

點評 靈活運用電能和電功率的計算公式及變形公式，明確太陽能電池工作的能量轉(zhuǎn)化過程，是解答此題的關(guān)鍵．