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有一种配有风力发电机和太阳能电池板的LED路灯,普通路灯的额定功率为0.12kW,LED路灯的额定功率为50W,吹向风力发电机叶片上的风功率与风速之间的关系如下表所示,风能转化为电能的效
题目详情
有一种配有风力发电机和太阳能电池板的LED路灯,普通路灯的额定功率为0.12kW,LED路灯的额定功率为50W,吹向风力发电机叶片上的风功率与风速之间的关系如下表所示,风能转化为电能的效率为5%,太阳能电池将光能转化为电能的效率为20%.
(1)无风的晴天,光照4h,太阳能电池板产生的电能可使普通路灯正常工作8h,则路灯消耗的电能是多少kW•h?太阳能电池接收的太阳光辐射功率为多少?
(2)在有风的晴天(风速为8m/s),经2h的光照和风吹,产生的电能可使LED路灯正常工作多少小时?
风速(m/s) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 16 |
风功率(W) | 15 | 125 | 420 | 1000 | 2000 | 3375 | 8000 |
(2)在有风的晴天(风速为8m/s),经2h的光照和风吹,产生的电能可使LED路灯正常工作多少小时?
▼优质解答
答案和解析
(1)路灯工作t1=8h消耗的电能:
W电1=P灯t1=0.12kW×8h=0.96kW•h;
根据公式η电=
×100%可知光电池产生的电能:
W光1=
=
=4.8kW•h;
太阳光辐射功率P光=
=
=0.6kW;
(2)光照t2=2h,光电池接收的太阳能:
W光2=P光×t2=0.6kW2h=1.2kW•h;
则根据公式η电=
×100%可知:
光电池将光能转化为电能W光电=W光2η电=1.2kW•h×20%=0.24kW•h;
由表格可知:风速为8m/s时P风=1kW,则风力发电机产生的电能:
W风电=P风×t2=1kW×2h=2kW•h;
则根据公式η电=
×100%可知:
光电池将光能转化为电能W风电=W风2η风=2kW•h×5%=0.1kW•h;
所以,W电2=W光电+W风电=0.24kW•h+0.1kW•h=0.34kW•h;
由P=
得:路灯正常工作时间t′=
=
=6.8h.
答:(1)无风的晴天,光照4h,太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作8h,则路灯消耗的电能是0.96kW•h;太阳能电池接收的太阳光辐射功率为0.6kW;
(2)在有风的晴天(风速为8m/s),经2h的光照和风吹,产生的电能可使LED路灯正常工作6.8h.
W电1=P灯t1=0.12kW×8h=0.96kW•h;
根据公式η电=
W电 |
W光 |
W光1=
W电1 |
η电 |
0.96kW•h |
20% |
太阳光辐射功率P光=
W光1 |
t1 |
4.8kW•h |
8h |
(2)光照t2=2h,光电池接收的太阳能:
W光2=P光×t2=0.6kW2h=1.2kW•h;
则根据公式η电=
W电 |
W光 |
光电池将光能转化为电能W光电=W光2η电=1.2kW•h×20%=0.24kW•h;
由表格可知:风速为8m/s时P风=1kW,则风力发电机产生的电能:
W风电=P风×t2=1kW×2h=2kW•h;
则根据公式η电=
W电 |
W光 |
光电池将光能转化为电能W风电=W风2η风=2kW•h×5%=0.1kW•h;
所以,W电2=W光电+W风电=0.24kW•h+0.1kW•h=0.34kW•h;
由P=
W |
t |
W电2 |
PLED |
0.34kW•h |
0.05kW |
答:(1)无风的晴天,光照4h,太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作8h,则路灯消耗的电能是0.96kW•h;太阳能电池接收的太阳光辐射功率为0.6kW;
(2)在有风的晴天(风速为8m/s),经2h的光照和风吹,产生的电能可使LED路灯正常工作6.8h.
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