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正常發光，12點后與觸點b接觸，L₂正常發光。 L₁為“20V，40W”的節能燈，L₂為“20V，20W”的節能燈，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化效率為多少？

Answer 1

（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%．

解析試題分析：（1）路燈L₁的銘牌“20V，40W”表示額定電壓是20V，額定功率是40W，正常工作時的電流：

（2）兩燈正常工作時的功率均為其額定功率。P₁=40W=0.04kW；P₂=20W=0.02kW；t=5h
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）太陽能電池板的光電轉化效率是指路燈消耗的電能（有用功）與收集到的太陽能（總功）之比。
太陽光照射20小時收集的太陽能為：W_總功=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_有用=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：
考點：歐姆定律的應用；能量利用效率；電功的計算．