Question

如圖是一種配有小型風(fēng)力發(fā)電機和光電池的新型路燈，其功率為120W。該風(fēng)力發(fā)電機的線圈由風(fēng)葉直接帶動，其產(chǎn)生的電流可視為正弦交流電。已知風(fēng)葉的半徑為r＝1m，風(fēng)能的利用效率為η₁＝4%，風(fēng)力發(fā)電機的線圈共有N＝200匝，磁場的磁感應(yīng)強度為B＝0.1T，線圈的面積為S₁＝0.2m²，空氣的密度為ρ＝1.3kg/m³，太陽垂直照射到地面上單位面積上的功率為1kw，如果光電池板垂直太陽光方向的平均受光面積為S＝1m²，光能的利用效率為η₂＝20%，π取3，結(jié)果保留2位有效數(shù)字。
（1）若某天是無風(fēng)的晴天，太陽光照6小時，則太陽能光電池產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作多少小時？
（2）如果在某天晚上，有8m/s的風(fēng)速持續(xù)刮風(fēng)6小時，則風(fēng)機所發(fā)的電可供路燈正常工作多少小時？
（3）如果在一有風(fēng)的晴天，經(jīng)3小時的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7小時，則風(fēng)速為多大？若通過交流電表測得風(fēng)力發(fā)電機線圈的電流強度為1A，則此時風(fēng)葉的轉(zhuǎn)速為多少？

Answer 1

解：（1）太陽光照6小時，可給路燈供電t₁小時，則太陽能光電池產(chǎn)生的電能為
        

（2）8m/s的風(fēng)速持續(xù)刮風(fēng)6小時，則風(fēng)能轉(zhuǎn)化的電能為E₂，可供路燈正常工作t₂小時
  

t₂=2.0h
（3）設(shè)經(jīng)3小時的光照和風(fēng)吹，光能轉(zhuǎn)化為電能為E₃，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能為E₄
            

                          
                      
    
設(shè)風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電的峰值電壓為U_m   
  
（n為每秒的轉(zhuǎn)速）
代入得