Question

（7分）風力發電是目前可再生能源中技術比較成熟，具有規模化開發條件和商業發展前景的發電技術。小型獨立風力發電系統一般不并網發電，只能獨立使用，單臺裝機容量通常不超過10KW。它的構成為：風力發電機+充電器+數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。葉片用來接受風力并通過機頭轉為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能；機頭的轉子是永磁體，定子是繞組切割磁感線產生電能。因風量不穩定，故小型風力發電機輸出的是13－25V變化的交流電，須經充電器整流再對蓄電池充電，使風力發電機的產生的電能變能化學能。最后經逆變處理后供給用戶使用。某學習小組對一小型風力發電機進行測定風速實驗：將一銅棒與風力發電系統的輸出端構成回路（注：風力發電機與銅棒直接相連，連接導線末畫出）如圖所示。銅棒ab長為0.5m，質量0.2Kg，兩端用輕銅線相連。整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B=2T. 當有風速4m/s吹向風葉，銅棒與豎直方向成37°角且偏向紙內的位置時，銅棒處于受力平衡狀態。

（1）此時銅棒中通過的電流大小與方向。

（2）如風力發電機能把風能的30%轉化為發電機的機械能，發電系統的效率為50%（其他能量損失一概不計），已知此小型風力發電系統輸出電壓恒定為24V，問當銅棒與豎直方向成53°角平衡時風速為多少m/s?（g取10m/s²，ρ_空氣=1.29Kg/m³,sin37⁰=0.6,cos37⁰=0.8 ）

 

 

 

 

 

 

 

 

Answer 1

【答案】

（1）1.5A  b指向a   （2）

【解析】(1)  根據左手定則:電流方向為  b指向a  （1分）

BIL=mgtanθ（1分）

I=mgtanθ/BL==1.5 (A)  （1分）

(2)

 

      （3分）

    （1分）