Question

超導限流器是一種短路故障限制裝置，它的電阻R隨電流I變化關系如圖A所示，現將它接入如圖B所示的照明電路中，X為用電器，照明電壓為220V．
（1）當電路中的電流為5A時，用電器X消耗的功率是多大？
（2）為使用電器X短路后電路能保持穩定狀態，R₀應滿足什么條件？
（3）在R₀滿足的條件下，有人把超導限流器稱為“不斷電保險絲”，請你說明理由．

Answer 1

解：（1）由圖可見，電路中電流I=5A時，限流器電阻為0，電路中只有用電器工作，∴用電器消耗的功率P=UI=220V×5A=1100W
答：當電路中的電流為5A時，用電器X消耗的功率是1100W．
（2）X被短路后，為使電路保持穩定狀態，限流器電阻不能為零，
由圖可見I≥20A時，限流器電阻為R₀，
∴R₀≤==11Ω
答：為使用電器X短路后電路能保持穩定狀態，R₀應滿足的條件是：R₀≤11Ω．
（3）在R₀滿足的條件下，有人把超導限流器稱為“不斷電保險絲”，理由是：當電路電流小于某一電流值（20A）時，限流器電阻為0，電路正常工作；當電路短路時，限流器電阻為一定值，電路電流減小，處于穩定狀態，電路中仍有電流，電路沒有被切斷．
分析：（1）由圖A可見電路中電流小于20A時，超導限流器的阻值為零，電路中只有用電器X工作，根據P=UI計算出電功率；
（2）當用電器X短路時，為保證電路不短路，通過限流器的電流必須大于20A，根據歐姆定律計算出R₀的阻值；
（3）當用電器正常工作時，限流器電阻為零，當用電器短路時，限流器為一定值電阻，電流中電流不會很大，電路沒有切斷，擔起到了保護作用．
點評：（1）從限流器的特性上分析，只有電流很大（基本上是發生短路或用電器總功率過大）時，才具有電阻值，使得電源不會短路，起保護作用；
（2）普通保險絲，電流過大時熔斷保護電路，但故障排除后，需更換保險絲，比較麻煩；超導限流器既能起到保護電路的作用，又不會斷電，因此稱為“不斷電保險絲”．