Question

奧運(yùn)會(huì)時(shí)，一種可移動(dòng)的太陽(yáng)能燈將在北京市的十字路口臨時(shí)“站崗”．這種紅綠燈具有節(jié)能和靈活的特點(diǎn)，可大大減輕交警的工作量．這種太陽(yáng)能紅綠燈的主要技術(shù)參數(shù)見下表．白天太陽(yáng)能電池板給紅綠燈供電，同時(shí)多余的電能又給蓄電池充電．在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅綠燈供電，使紅綠燈能連續(xù)工作．

光電轉(zhuǎn)換效率η	有效受光面積S	工作電壓U	每個(gè)信號(hào)燈規(guī)格	使用條件
30%	5m2	24V	24V  30W	30℃--70℃

（1）假設(shè)每天有效受光時(shí)間為6h，每平方米的面積上太陽(yáng)輻射的功率為P₀=500W，則這種太陽(yáng)能紅綠燈電池板一天獲得的電能是多少千瓦時(shí)？
（2）這種太陽(yáng)能紅綠燈分前、后、左、右四組，每組又由紅、黃、綠三燈組成，共有12個(gè)信號(hào)燈．當(dāng)這種太陽(yáng)能紅綠燈白天正常采光工作6h后，能使蓄電池儲(chǔ)存多少電能？
（3）這些儲(chǔ)存的電能可供太陽(yáng)能紅綠燈在陰雨天和晚上正常工作多少小時(shí)？

Answer 1

分析：（1）已知太陽(yáng)輻射功率和受光時(shí)間，利用Q=Pt可以得到獲得的太陽(yáng)能；已知太陽(yáng)能和光電轉(zhuǎn)換效率，可以得到獲得的電能．
（2）已知紅綠燈的規(guī)格和數(shù)量，可以得到在一天時(shí)間內(nèi)紅綠燈消耗的電能；已知太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化得到的電能和紅綠燈消耗的電能，兩者之差就是儲(chǔ)存的電能．
（3）已知儲(chǔ)存的電能和紅綠燈的功率，利用t=

W

P

可以得到紅綠燈的工作時(shí)間．

解答：解：
（1）每天獲得的太陽(yáng)能為
Q=P₀t=500W×5×6×3600s=5.4×10⁷J
獲得的電能為W=Qη=5.4×10⁷J×30%=1.62×10⁷J=4.5kwh
（2）每天紅綠燈消耗的電能為
W_燈=Pt=4×0.03kw×24h=2.88kwh
蓄電池儲(chǔ)存的電能為
W_電=W-W_燈=4.5kwh-2.88kwh=1.62kwh
（3）蓄電池儲(chǔ)存的電能可供紅綠燈工作的時(shí)間為
t=

W電

P

=

1.62kwh

4×0.03kw

=13.5h
答：
（1）太陽(yáng)能紅綠燈電池板一天獲得的電能是4.5kwh；
（2）蓄電池儲(chǔ)存的電能為1.62kwh；
（3）儲(chǔ)存的電能可供太陽(yáng)能紅綠燈在陰雨天和晚上正常工作13.5h．

點(diǎn)評(píng)：紅綠燈不是同時(shí)工作的，所以在任何時(shí)候只有4只燈在工作，也就是發(fā)光功率為4×30W，明確這一點(diǎn)是解決后面兩個(gè)小題的關(guān)鍵．