Question

1996年清華大學和香港大學的學生合作研制了一輛太陽能汽車．車上電池的太陽能接收板的面積是8m²，它正對太陽時電池能夠產生120V的電壓，并對車上電動機提供10A的電流．電動機的直流電阻為4Ω，而太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為1．0×10³W／m²．求：

1．該車的太陽能電池的效率是多少?電動機把電能轉化為機械能的效率是多少?

2．若太陽輻射的總功率為3．9×1．0²⁶ W，且太陽光在穿過太空及地球大氣層到達地面的途中有28％的能量損耗，還知道半徑為R的球面面積為S=4πR²．請根據(jù)這些資料計算太陽到地球的距離．

Answer 1

1 5％；67％；2．1．5×10¹¹米

解析：1．太陽能集光板接收的功率 P ₁=1．0×1 0³瓦／米2×8米2=8×10³瓦

電阻輸出的功率：  P₂= UI=1．2×l 0³瓦

電動機線圈的發(fā)熱功率：

P₃=I²R=0．4×10³瓦

電池的效率：

η₁=1 5％

電動機的效率：

η₂=67％

2．設太陽到地球的距離為R，以太陽為球心，以R為半徑的面積：

S=4πR²

太陽的輻射總功率和太陽能電池集光板的面積分別為P0和 S’，則有P0=3．9×10²⁶瓦，S’=8米²

R≈1．5×10¹¹(米)