Question

超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置，它由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成，原理如圖甲中虛線框內(nèi)所示．超導(dǎo)部件的電阻R₁隨電流I變化關(guān)系如圖乙所示．已知限流電阻R₂=15Ω，燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”字樣．
（1）為使燈泡能正常工作，電源電壓U=________V；
（2）燈泡短路時，電流表的示數(shù)是________A；
（3）當(dāng)電源電壓取（1）中數(shù)值時，為使超導(dǎo)限流器能正常控制電路，燈泡L的電阻取值范圍是________．

Answer 1

解：（1）燈泡正常工作時的電流：
I===0.5A＜0.6A，
所以此時超導(dǎo)部件的電阻為0，限流電阻被短路，故電源電壓全部作用在燈泡兩端，即電源的電壓為6V．
（2）當(dāng)燈泡短路時，電路中的電流超過0.6A，由乙圖可知R₁=7.5Ω；
由電路圖可知R₁、R₂并聯(lián)，
所以電流表的示數(shù)為I′=+=+=1.2A．
（3）超導(dǎo)限流器能正�？刂齐娐�，則電路中的最大電流為0.6A，
燈泡的最小電阻R_L===10Ω，
故燈泡的電阻應(yīng)大于等于10Ω（或不小于10Ω）．
故答案為：（1）6；（2）1.2；（3）大于等于10Ω（或不小于10Ω）．
分析：由題意知，當(dāng)電流不超過小于0.6A時，超導(dǎo)限流器自動短路不工作，當(dāng)電路中的電流大于0.6A超導(dǎo)限流器工作．
（1）由燈泡的銘牌可求燈泡正常工作時的電流，再結(jié)合題意判斷此時超導(dǎo)限流器是否工作，從而判斷電源的電壓；
（2）燈泡短路時，電路中的電流超過0.6A，由乙圖可知R₁的阻值，此時R₁、R₂并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)歐姆定律和并聯(lián)電路的電流特點求出電流表的示數(shù)；
（3）為使超導(dǎo)限流器能正常控制電路，則電路中的最大電流為0.6A，根據(jù)歐姆定律求出電路燈泡的最小電阻．
點評：本題主要考查學(xué)生對：超導(dǎo)體的特點，以及歐姆定律的應(yīng)用的了解和掌握，是中招的熱點，是一道難題．