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P₀=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

（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=

P2

P1

×100%=

1200W

8000W

×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′=

P机械

P2

×100%=

800W

1200W

×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%．