Question

（2011全國初中應(yīng)用物理知識競賽河南預(yù)賽）節(jié)能是這個(gè)時(shí)代的主旋律。小強(qiáng)要測量一盞節(jié)能燈的額定功率，他利用如圖甲所示的照明電路，將標(biāo)有“220V60W”的白熾燈L₁和標(biāo)有“220V4W-40W”的節(jié)能燈L₂正確接入電路中，當(dāng)開關(guān)S₁和S₂都閉合時(shí)，兩盞燈都正常發(fā)光，且在2000s內(nèi)，標(biāo)有1800r/kWh的電能表轉(zhuǎn)了71轉(zhuǎn)。試問：

（1） 節(jié)能燈的發(fā)光功率是多少？

（2） 當(dāng)開關(guān)S₁和S₂都斷開時(shí)，小明將圖乙所示的電路插入照明電路的插座內(nèi)。超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置，它的電阻R隨電流I變化關(guān)系如圖丙所示，L為用電器。為使用電器短路后電路仍能保持穩(wěn)定狀態(tài)，超導(dǎo)電阻R應(yīng)滿足什么條件？

（3） 在R滿足一定條件時(shí)，有人把超導(dǎo)限流器稱為“不斷電保險(xiǎn)絲”，請你說明理由。

Answer 1

解：（1）電能表轉(zhuǎn)了71轉(zhuǎn)消耗電能E=（71÷1800）kWh=（71÷1800）×3600×10³J，兩盞燈的總發(fā)光功率為E/t=（71÷1800）×3600×10³J÷2000s=71W。節(jié)能燈的發(fā)光功率是71W-60W=11W。

（2）由圖丙可知，當(dāng)電流小于20A時(shí)，超導(dǎo)限流器電阻為零；當(dāng)電流大等于20A時(shí)，超導(dǎo)限流器電阻R=U/I=11Ω。

即超導(dǎo)電阻R應(yīng)滿足用電器短路后電路中電流達(dá)到20A時(shí)超導(dǎo)電阻R突變?yōu)?1Ω。

（3）當(dāng)電路電流小于某一電流值(20A)時(shí),限流器電阻為0,電路正常工作；當(dāng)電路短路時(shí)，限流器電阻為一定值，電路電流減小，處于穩(wěn)定狀態(tài)。電路中仍有電流，電路沒有被切斷。