Question

【題目】利用風能和太陽能發(fā)電是開發(fā)新能源常用的兩種方式．某種路燈裝置如圖甲所示，其電路原理圖如圖乙所示．S2為光控開關(guān)，當路面亮度足夠時，觸片與觸點a接觸，發(fā)電裝置給蓄電池充電；當路面亮度不足時，觸片與觸點b接觸，路燈亮．S1是時控開關(guān)，L1、L2均為LED節(jié)能燈，L1為“24V 48W”，平均每天正常工作5h，L2為“24V 24W”，平均每天正常工作10h．D1、D2均為二極管，它們有單向?qū)щ娦裕�風力發(fā)電機發(fā)電功率隨風速變化如下表所示；太陽能電池板的面積為1.5m2 ， 每平方米平均收集的功率為1kW，太陽能電池板光電轉(zhuǎn)化效率為40%．問：

平均風速（m/s）	2	3	4	5	6
發(fā)電功率（W）	100	200	300	400	480

（1）路燈正常工作時電路中的最大電流是多少？
（2）若路燈安裝處某天平均風速為3m/s的時間有4h，平均風速為5m/s的時間有1h，其余時間無風，則風力發(fā)電機該天發(fā)出的電能是多少？
（3）光照8h獲得的電能可供路燈正常工作多少時間？

Answer 1

【答案】
（1）由電路圖可知，當兩LED節(jié)能燈并聯(lián)時電路中的電流最大，

因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且干路電流等于各支路電流之和，

所以，由P=UI可得，電路中最大電流：

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

答：路燈正常工作時電路中的最大電流是3A

（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知當平均風速為3m/s時，平均功率為200W，當平均風速為5m/s時，平均功率為400W，

由P= 可得，風力發(fā)電機該天發(fā)出的電能：

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

答：風力發(fā)電機該天發(fā)出的電能是1.2kWh

（3）光照8h獲得的電能：

W電=W太陽能η=1kW×8h×1.5m2×40%=4.8kWh，

可供路燈制成工作就是L1每天平均工作5h，L2每天平均工作10h，

則路燈正常工作每天消耗的電能：

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

獲得的電能可供路燈正常工作的時間：

t= = =10，即10天．

答：光照8h獲得的電能可供路燈正常工作10天

【解析】（1）由電路圖可知，當兩LED節(jié)能燈并聯(lián)時電路中的電流最大，根據(jù)P=UI求出正常發(fā)光時的電流，利用并聯(lián)電路的電流特點求出干路的最大電流；（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)得出平均風速為3m/s和平均風速為5m/s時的發(fā)電的平均功率，根據(jù)P= 求出風力發(fā)電機該天發(fā)出的電能；（3）根據(jù)效率公式求出光照獲得的電能，根據(jù)P= 求出每天兩燈消耗的電能，然后求出光照8h獲得的電能可供路燈正常工作的時間．
【考點精析】根據(jù)題目的已知條件，利用電功的計算和電功率的計算公式的相關(guān)知識可以得到問題的答案，需要掌握電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R．