Question

太陽能路燈是目前大力推廣的高效節(jié)能燈．只要將我國總數1億盞路燈中的6000萬盞改成太陽能路燈，每年就可以節(jié)省相當于一個三峽水電站的發(fā)電量．圖中是某小區(qū)安裝的太陽能路燈及其能量流程圖，圖乙是這種路燈中LED發(fā)光三極管的伏安特性曲線．

（1） LED發(fā)光二極管的額定電壓為3.5伏，請根據曲線計算它的額定功率．
（2）從LED發(fā)光二極管的伏安特性曲線可知，當它的電壓在2.5伏～3.6伏之間發(fā)生微小變化時，LED的電功率大約要變化幾百倍．設計者在電路中接入了PWM控制器，請你猜想：PWM控制器在電路中的作用是通過

 

讓路燈穩(wěn)定發(fā)光的．

蓄電池	容量（Ah表示安?小時）
甲	“12V  25Ah”
乙	“12V  45Ah”
丙	“12V  65Ah”

（3）與太陽能電池板配套的蓄電池，既要防止陰雨期容量不足，達不到供電需求，又要避免容量過大，造成浪費．現(xiàn)有5支2瓦的LED發(fā)光二極管由同一蓄電池供電，每天照明8小時，為保證3個連續(xù)陰雨天的供電，根據表中信息，請通過計算選擇最佳的蓄電池．（注：為了延長蓄電池壽命，連續(xù)陰雨天的用電量不能超過蓄電池容量的50%）

Answer 1

分析：（1）在伏安特性曲線圖中找出 LED發(fā)光二極管額定電壓3.5V時對應的額動電流，利用公式P=UI計算額定功率；
（2）電壓在2.5伏～3.6伏之間發(fā)生微小變化時，功率就會變化幾百倍，為穩(wěn)定功率，PWM控制器必須控制電壓穩(wěn)定；
（3）首先計算發(fā)光二極管3天消耗的電能，然后根據連續(xù)陰雨天的用電量不能超過蓄電池容量的50%這一要求，計算出蓄電池需要提供的電能總量，最后用總電能除以電壓12V就可計算出蓄電池的容量．

解答：解：（1）從LED發(fā)光二極管的伏安特性曲線可知：U_額=3.5V時，I_額=0.6A
則P_額=U_額I_額=3.5V×0.6A=2.1W．
（2）為防止電壓變化對功率帶來太大影響，PWM控制器必須穩(wěn)定電壓．
（3）5支2瓦發(fā)光二極管消耗的電能：W=Pt=5×2W×8h×3=240Wh，
蓄電池的電能 W=

240Wh

50%

=480Wh，
蓄電池的容量=

W

U

=

480Wh

12V

=40Ah，
應選用蓄電池乙．
答：（1）LED發(fā)光二極管的額定功率為2.1W；
（2）穩(wěn)定電壓；
（3）最佳的蓄電池應選用蓄電池乙．

點評：本題是一道電學與熱學的綜合應用題．與生活相連，使學生覺得學了物理有用，且加強了學生的節(jié)能環(huán)保的意識．計算時要注意Wh和Ah這兩個單位的應用．