Question

奥运会时，一种可移动的太阳能灯将在北京市的十字路口临时“站岗”．这种红绿灯具有节能和灵活的特点，可大大减轻交警的工作量．这种太阳能红绿灯的主要技术参数见下表．白天太阳能电池板给红绿灯供电，同时多余的电能又给蓄电池充电．在阴雨天和晚上，蓄电池又给红绿灯供电，使红绿灯能连续工作．

光电转换效率η	有效受光面积S	工作电压U	每个信号灯规格	使用条件
30%	5m2	24V	24V  30W	30℃--70℃

（1）假设每天有效受光时间为6h，每平方米的面积上太阳辐射的功率为P₀=500W，则这种太阳能红绿灯电池板一天获得的电能是多少千瓦时？
（2）这种太阳能红绿灯分前、后、左、右四组，每组又由红、黄、绿三灯组成，共有12个信号灯．当这种太阳能红绿灯白天正常采光工作6h后，能使蓄电池储存多少电能？
（3）这些储存的电能可供太阳能红绿灯在阴雨天和晚上正常工作多少小时？

Answer 1

分析：（1）已知太阳辐射功率和受光时间，利用Q=Pt可以得到获得的太阳能；已知太阳能和光电转换效率，可以得到获得的电能．
（2）已知红绿灯的规格和数量，可以得到在一天时间内红绿灯消耗的电能；已知太阳能转化得到的电能和红绿灯消耗的电能，两者之差就是储存的电能．
（3）已知储存的电能和红绿灯的功率，利用t=

W

P

可以得到红绿灯的工作时间．

解答：解：
（1）每天获得的太阳能为
Q=P₀t=500W×5×6×3600s=5.4×10⁷J
获得的电能为W=Qη=5.4×10⁷J×30%=1.62×10⁷J=4.5kwh
（2）每天红绿灯消耗的电能为
W_灯=Pt=4×0.03kw×24h=2.88kwh
蓄电池储存的电能为
W_电=W-W_灯=4.5kwh-2.88kwh=1.62kwh
（3）蓄电池储存的电能可供红绿灯工作的时间为
t=

W电

P

=

1.62kwh

4×0.03kw

=13.5h
答：
（1）太阳能红绿灯电池板一天获得的电能是4.5kwh；
（2）蓄电池储存的电能为1.62kwh；
（3）储存的电能可供太阳能红绿灯在阴雨天和晚上正常工作13.5h．

点评：红绿灯不是同时工作的，所以在任何时候只有4只灯在工作，也就是发光功率为4×30W，明确这一点是解决后面两个小题的关键．