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重力灯

重力灯就是以重力为能源的新式灯,它靠重力发电,在灯身上挂着一个重物下落时,它会拉动灯中心的一根绳子,从而启动一台小发电机,发电机把下落重物产生的能量转化为灯的电力。重物只需几秒钟就可以放置好,随着它缓慢下落,能够产生足够让一盏灯亮 30min 的电力。只要每过 30min 重置一次重物,就可以拥有绿色、不用电池、源源不断的电力。


在这里,我们来估算一下重力灯——若重力灯由三个 LED 单管灯组成,每个 LED 单管灯功率 P 为 0.05W;重力灯所附的重物质量 m 为 2kg,重物下落的高度 h 为 0.5m。


我们知道,被举高的物体都具有重力势能(引力势能),其大小由物体的质量和被举高的高度有关,还与零势能面选取有关,即 Ep=mgh。重物在下落时,将重力势能转化为动能,从而可以带动发电机工作,发出电能。


重置重物后,重物具有的重力势能为 Ep=mgh=2kg×9.8N/kg×0.5m=9.8J,若转化电能的效率为 95%,那么能点燃重力灯内三个 LED 单管灯多少时间?

ηEp=3Pt,得 t≈62s。

若要使得重力灯能一次发光持续时间更长,就需增加重物的质量或增加举高的高度(或减小LED单管灯的功率)。

实际上,利用重力作为动力的装置一直就在我们身边,譬如(大型)摆钟,它里面有一个重锤,被置高后,随着它的下落而带动一系列齿轮使得指针走动。待重锤落底后,只要重新置高即可。

重力灯的基本结构



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