Question

8．图甲为一种太阳能路灯，图乙为该路灯简化的工作电路图．S₁为光控开关，白天与触点d接触，太阳能电池板给蓄电池充电，晚上与触点c接触，给路灯供电．S₂为时控开关，晚上12点前与触点a接触，L₁正常发光，12点后与触点b接触，L₂正常发光．L₁为“20V  40W”的节能灯，L₂为“20V  20W”的节能灯，两盏灯平均每天各工作5小时．
（1）路灯L₁正常工作时的工作电流为多大？
（2）两盏路灯正常工作一天，共消耗多少度电？
（3）已知该太阳能电池板每小时平均收集太阳能3.6×10⁶J，若太阳光照射20小时能使两盏路灯正常工作6天，求太阳能电池板光电转化效率为多少？

Answer 1

分析 （1）根据电功率的公式P=UI变形后可求电流；
（2）根据电能的计算公式W=Pt可求电能；
（3）求出电池板接收到的太阳能多少和对外提供的电能多少，可求光电转化效率．

解答 解：（1）根据路灯L₁的符号“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=$\frac{W}{t}$可得路灯正常工作一天消耗的电能：
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）若太阳光照射20小时收集的太阳能为：
W_太=3.6×10⁶J×20=7.2×10⁶J，
两盏路灯正常工作6天消耗的电能为：
W_总=nW=6×0.3kW•h=1.8kW•h=6.48×10⁶J，
则太阳能电池板的光电转化效率为：
η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{太}}$×100%=$\frac{6.48×1{0}^{6}J}{7.2×1{0}^{6}J}$×100%=9%．
答：（1）路灯L₁正常工作时的工作电流为2A；
（2）两盏路灯正常工作一天，共消耗0.3度电；
（3）太阳能电池板光电转化效率为9%．

点评 灵活运用电能和电功率的计算公式及变形公式，明确太阳能电池工作的能量转化过程，是解答此题的关键．