Question

太阳能汽车是通过太阳能电池将所接受到的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的，已知太阳能电池接受太阳光能的面板面积为S=8m²，正对太阳时能产生U=120V的电压，并对车上的电动机提供I=10A的电流，电动机线圈的电阻为R=4Ω，而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率P=1.0×10³W/m²．
求：
（1）该车的太阳能电池转化太阳光能的效率η₁=？
（2）在30分钟内，电流通过电动机线圈产生的热量是多少？
（3）电池对电动机供电的效率η₂=？

Answer

（1）先根据太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×103W/m2．太阳能电池接收板的面积是8m2，求出太阳能接收的功率；已知电池能够产生120V的电压，对车上电动机提供10A的电流，根据P=UI可求出输出功率；然后求出效率．
（2）已知通过线圈的电流和线圈的电阻，直接根据Q=I2Rt即可求出电流通过线圈产生的热量；
（3）已知电动机线圈的直流电阻是4Ω，电流是10A，根据P=I2R可求出发热功率，用输出功率减去发热功率就是机械功率，然后求出电动机把电能转化为机械能的效率．
【解析】
（1）太阳能接收的功率：P1=1.0×103w/m2×8m2=8×103W；
输出功率为：P2=UI=120V×10A=1200W；
太阳能电池的效率是：η=×100%=×100%=15%．
（2）在30分钟内，电流通过电动机线圈产生的热量：Q=I2Rt=（10A）2×4Ω×30×60s=720000J．
（3）电动机线圈的发热功率：P3=I2R=（10A）2×4Ω=400W，
P机械=P2-P3=1200W-400W=800W，
电动机把电能转化为机械能的效率：η′=×100%=×100%≈66.67%．
答：1）该车的太阳能电池转化太阳光能的效率η1=15%．
（2）在30分钟内，电流通过电动机线圈产生的热量是720000J．
（3）电池对电动机供电的效率η2=66.67%．