Question

高溫超導限流器由超導部件和限流電阻并聯組成，如圖所示．其中的超導部件有一個超導臨界電流I_C，當通過限流器的電流I＞I_C時，將造成超導體失超，即從超導態（電阻為零）轉變成正常態（成為一個普通電阻），以此來限制電力系統的故障電流．已知超導部件成正常態時的電阻R₁=3Ω，超導臨界電流I_C=1.2A，限流電阻R₂=6Ω，小燈泡上標有“6V，6W”的字樣，電源電動勢E=8V，內阻r=2Ω，此時電路正常工．問：
（1）求此時通過限流電阻R₂的電流為多大；
（2）若L突然發生短路，則流過R₂的電流為多大．

Answer 1

分析：（1）短路前燈泡正常工作，超導體電阻為零，限流電阻R₂的電流為0；
（2）短路后，超導體電阻為3Ω，R₁與R₂并聯，則由閉合電路的歐姆定律可求得短路后通過R₂的電流．

解答：解：（1）燈泡正常工作時，通過限流器的電流IL=

P

U

=

6

6

A=1A＜I_C，超導體電阻為零，R₁=0，R₂被短路，則通過限流電阻R₂的電流為0；
（2）若L突然發生短路，流過限流器的電流為I=

E

r

=

8

2

A=4A＞I_C，超過了超導的臨界電流I_c，故超導部件將由超導狀態轉化為正常態，兩電阻并聯，總電阻R′=

R1R2

R1+R2

=

3×6

3+6

Ω=2Ω，電路中總電流I=

E

R′+r

=

8

2+2

A=2A
I₂′=

R1

R1+R2

I=

3

3+6

×2A=

2

3

A
答：
（1）此時通過限流電阻R₂的電流為0；
（2）若L突然發生短路，則流過R₂的電流為2A．

點評：本題考查閉合電路的歐姆定律，在理解超導體特性的基礎上，要能正確理解并聯電路的電流規律并能熟練應用閉合電路的歐姆定律．