Question

图甲为一种太阳能路灯，图乙为该路灯筒化的工作电路图。S₁为光控开关，白天与触点d接触，太阳能电池板给蓄电池充电，晚上与触点c接触，给路灯供电。S₂为时控开关，晚上12点前与触点a接触，L₁正常发光，12点后与触点b接触，L₂正常发光。 L₁为“20V，40W”的节能灯，L₂为“20V，20W”的节能灯，两盏灯平均每天各工作5小时。

（1）路灯L₁正常工作时的工作电流为多大？
（2）两盏路灯正常工作一天，共消耗多少度电？
（3）已知该太阳能电池板每小时平均收集太阳能3.6×10⁶J，若太阳光照射20小时能使两盏路灯正常工作6天，求太阳能电池板光电转化效率为多少？

Answer 1

（1）路灯L₁正常工作时的工作电流为2A；（2）两盏路灯正常工作一天，共消耗0.3度电；
（3）太阳能电池板光电转化效率为9%．

试题分析：（1）路灯L₁的铭牌“20V，40W”表示额定电压是20V，额定功率是40W，正常工作时的电流：

（2）两灯正常工作时的功率均为其额定功率。P₁=40W=0.04kW；P₂=20W=0.02kW；t=5h
路灯正常工作一天消耗的电能：W₁=P₁t=0.04kW×5h=0.2kW?h，W₂=P₂t=0.02kW×5h=0.1kW?h，W=W₁+W₂=0.2kW?h+0.1kW?h=0.3kW?h；
（3）太阳能电池板的光电转化效率是指路灯消耗的电能（有用功）与收集到的太阳能（总功）之比。
太阳光照射20小时收集的太阳能为：W_总功=W_太=3.6×10⁶J×20=7.2×10⁷J，
两盏路灯正常工作6天消耗的电能为：W_有用=W_总=nW=6×0.3kW?h=1.8kW?h=6.48×10⁶J，
则太阳能电池板的光电转化效率为：