Question

太陽能汽車是通過太陽能電池將所接受到的太陽光能轉(zhuǎn)化為電能而提供給電動機來驅(qū)動的，已知太陽能電池接受太陽光能的面板面積為S=8m²，正對太陽時能產(chǎn)生U=120V的電壓，并對車上的電動機提供I=10A的電流，電動機線圈的電阻為R=4Ω，而太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率P₀=1.0×10³W/m²．
求：
（1）該車的太陽能電池轉(zhuǎn)化太陽光能的效率η₁=？
（2）在30分鐘內(nèi)，電流通過電動機線圈產(chǎn)生的熱量是多少？
（3）電池對電動機供電的效率η₂=？

Answer 1

（1）太陽能接收的功率：P₁=1.0×10³w/m²×8m²=8×10³W；
輸出功率為：P₂=UI=120V×10A=1200W；
太陽能電池的效率是：η=

P2

P1

×100%=

1200W

8000W

×100%=15%．
（2）在30分鐘內(nèi)，電流通過電動機線圈產(chǎn)生的熱量：Q=I²Rt=（10A）²×4Ω×30×60s=720000J．
（3）電動機線圈的發(fā)熱功率：P₃=I²R=（10A）²×4Ω=400W，
P_機械=P₂-P₃=1200W-400W=800W，
電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率：η′=

P機械

P2

×100%=

800W

1200W

×100%≈66.67%．
答：1）該車的太陽能電池轉(zhuǎn)化太陽光能的效率η₁=15%．
（2）在30分鐘內(nèi)，電流通過電動機線圈產(chǎn)生的熱量是720000J．
（3）電池對電動機供電的效率η₂=66.67%．