Question

【題目】利用風能和太陽能發電是開發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，當路面亮度足夠時，觸片與觸點a接觸，發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，L1、L2均為LED節能燈，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，它們有單向導電性．風力發電機發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化效率為40%．問：

平均風速（m/s）	2	3	4	5	6
發電功率（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，則風力發電機該天發出的電能是多少？
（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節能燈并聯時電路中的電流最大，

因并聯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）根據表格數據可知當平均風速為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，風力發電機該天發出的電能：

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

答：風力發電機該天發出的電能是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節能燈并聯時電路中的電流最大，根據P=UI求出正常發光時的電流，利用并聯電路的電流特點求出干路的最大電流；（2）根據表格數據得出平均風速為3m/s和平均風速為5m/s時的發電的平均功率，根據P= 求出風力發電機該天發出的電能；（3）根據效率公式求出光照獲得的電能，根據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．