Question

為了節(jié)能環(huán)保，城市安裝了一種“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”，利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池板獲得電能，儲(chǔ)存在蓄電池（Ah是蓄電池容量I-t的單位）中，某種型號(hào)的這種路燈系統(tǒng)參數(shù)如下：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)		太陽能電池組件
最小啟動(dòng)風(fēng)速	1.0m/s	太陽能電池	36W
最小充電風(fēng)速	2.0m/s	太陽能轉(zhuǎn)換效率	15%
最大限制風(fēng)速	12.0m/s	蓄電池	500Ah12V
最大輸出功率	400W	大功率LED路燈	80W-12V

（1）根據(jù)蓄電池的參數(shù)，計(jì)算它充滿電時(shí)儲(chǔ)存了多少焦耳的電能？
（2）當(dāng)風(fēng)力達(dá)到最大輸出功率時(shí)，將蓄電池充滿需要多長時(shí)間？
（3）已知當(dāng)?shù)卮怪庇谔�陽光的平面得到的太陽輻射最大�?qiáng)度約為240W/m²，若要將太陽能電池的最大功率達(dá)到36W，則太陽能電池板的面積至少要多大？

Answer 1

分析：（1）由表格數(shù)據(jù)可知，蓄電池的規(guī)格，根據(jù)W=UIt求出充滿電時(shí)儲(chǔ)存的電能；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大輸出功率，根據(jù)W=Pt求出將蓄電池充滿時(shí)需要的時(shí)間；
（3）已知太陽能的轉(zhuǎn)換效率和太陽輻射最大強(qiáng)度及需要達(dá)到的最大功率，利用效率公式計(jì)算得出面積．

解答：解：（1）蓄電池充滿電時(shí)儲(chǔ)存的電能：
W=UIt=12V×500A×3600s=2.16×10⁷J；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大輸出功率P=400W，
由W=Pt可得，將蓄電池充滿時(shí)需要的時(shí)間：
t=

W

P

=

2.16×107J

400W

=5.4×10⁴s；
（3）太陽輻射最大強(qiáng)度E=240W/m²，P_max=36W，
∵η=

Pmax

ES

，
∴太陽能電池板的最小面積：
S=

Pmax

Eη

=

36W

240W/m2×15%

=1m²．
答：（1）蓄電池充滿電時(shí)儲(chǔ)存了2.16×10⁷J的電能；
（2）當(dāng)風(fēng)力達(dá)到最大輸出功率時(shí)，將蓄電池充滿需要5.4×10⁴s；
（3）若要將太陽能電池的最大功率達(dá)到36W，則太陽能電池板的面積至少要1m²．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電功公式和效率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是從表格中得出有用的信息．