Question

圖甲為一種太陽能路燈，圖乙為該路燈筒化的工作電路圖．S₁為光控開關，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，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6工作天，求太陽能電池板光電轉化效率為多少？

Answer 1

分析：（1）根據電功率的公式P=UI變形后可求電流；
（2）根據電能的計算公式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，可求光電轉化效率

解答：解：（1）根據路燈L₁的符號“20V，40W”，由P=UI得：
I=

P

U

=

40W

20V

=2A；
（2）∵P=

W

t

，P₁=40W=0.04kW；P₂=20W=0.02kW；
∴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=7.2×10⁷J，
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化效率為：
η=

W電

W太

×100%=

6.48×106J

7.2×106J

×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化過程，是解答此題的關鍵．