Question

高溫超導限流器被公認為目前最好的、且唯一行之有效的短路故障電流限制裝置.中國科學院電工研究所完成了一種具有自主知識產權的高溫超導限流器樣機的研制工作，并于2005年初在湖南進行并網掛機實驗.超導限流器由超導部件和限流電阻并聯組成，如圖所示.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，從超導態（本題認為電阻為零）轉變為正常態（本題認為是一個純電阻）.以此來限制電力系統的故障電流.已知超導部件的正常態電阻為R₁=3 Ω，超導臨界電流I_c=1.2 A，限流電阻R₂=6 Ω，小燈泡L上標有“6 V6 W”，電源電動勢E=8 V，內阻r=2 Ω.原來的電路正常工作，現L突然發生短路.則（    ）

A.短路前通過R₁的電流為2/3 A                B.超導部件將由超導態轉為正常態

C.短路后通過R₁的電流為4/3 A                D.短路后通過R₁的電流為2 A

Answer 1

BC

解析：小燈泡L上標有“6 V6 W”，故該燈泡的電阻R_L=U²/P=6²/6 Ω=6 Ω，短路前電路的總電阻為R=（R₁R₂）/（R₁+R₂）+R_L+r=2 Ω+6 Ω+2 Ω=10 Ω，總電流為I=E/R=0.8 A，超導部件兩端的電壓為U₁=E-I（R_L+r）=1.6 V,所以短路前通過R₁的電流為I₁=1.6 V/3 Ω=8/15 A，所以A選項錯誤.當L突然短路后，則電路中總電阻為R′,R′=2 Ω+2 Ω=4 Ω，總電流I′=E/R′=8 V/4 Ω=2 A，則超導部件兩端的電壓為U′=E-I′r=4 V，所以短路后通過R₁的電流為I₁′=4 V/3 Ω=4/3 A，故C選項正確.由上述計算可知L突然短路后，超導部件的電流為4/3 A，超過了臨界電流1.2 A，故短路后超導部件將由超導態轉為正常態，B選項正確.