Question

【题目】利用风能和太阳能发电是开发新能源常用的两种方式．某种路灯装置如图甲所示，其电路原理图如图乙所示．S2为光控开关，当路面亮度足够时，触片与触点a接触，发电装置给蓄电池充电；当路面亮度不足时，触片与触点b接触，路灯亮．S1是时控开关，L1、L2均为LED节能灯，L1为“24V 48W”，平均每天正常工作5h，L2为“24V 24W”，平均每天正常工作10h．D1、D2均为二极管，它们有单向导电性．风力发电机发电功率随风速变化如下表所示；太阳能电池板的面积为1.5m2 ， 每平方米平均收集的功率为1kW，太阳能电池板光电转化效率为40%．问：

平均风速（m/s）	2	3	4	5	6
发电功率（W）	100	200	300	400	480

（1）路灯正常工作时电路中的最大电流是多少？
（2）若路灯安装处某天平均风速为3m/s的时间有4h，平均风速为5m/s的时间有1h，其余时间无风，则风力发电机该天发出的电能是多少？
（3）光照8h获得的电能可供路灯正常工作多少时间？

Answer 1

【答案】
（1）由电路图可知，当两LED节能灯并联时电路中的电流最大，

因并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和，

所以，由P=UI可得，电路中最大电流：

I=I1+I2= + = + =3A

答：路灯正常工作时电路中的最大电流是3A

（2）根据表格数据可知当平均风速为3m/s时，平均功率为200W，当平均风速为5m/s时，平均功率为400W，

由P= 可得，风力发电机该天发出的电能：

W总=W1+W2=P1t1+P2t2=200×10﹣3kW×4h+400×10﹣3kW×1h=1.2kWh

答：风力发电机该天发出的电能是1.2kWh

（3）光照8h获得的电能：

W电=W太阳能η=1kW×8h×1.5m2×40%=4.8kWh，

可供路灯制成工作就是L1每天平均工作5h，L2每天平均工作10h，

则路灯正常工作每天消耗的电能：

W总=W1+W2=48×10﹣3kW×5h+24×10﹣3kW×10h=0.48kWh，

获得的电能可供路灯正常工作的时间：

t= = =10，即10天．

答：光照8h获得的电能可供路灯正常工作10天

【解析】（1）由电路图可知，当两LED节能灯并联时电路中的电流最大，根据P=UI求出正常发光时的电流，利用并联电路的电流特点求出干路的最大电流；（2）根据表格数据得出平均风速为3m/s和平均风速为5m/s时的发电的平均功率，根据P= 求出风力发电机该天发出的电能；（3）根据效率公式求出光照获得的电能，根据P= 求出每天两灯消耗的电能，然后求出光照8h获得的电能可供路灯正常工作的时间．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用电功的计算和电功率的计算公式的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R．