Question

高溫超導限流器由超導部件和限流電阻并聯(lián)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(tài)（電阻為零）轉(zhuǎn)變成正常態(tài)（成為一個普通電阻），以此來限制電力系統(tǒng)的故障電流．已知超導部件成正常態(tài)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(nèi)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(fā)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(lián)，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(fā)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(tài)轉(zhuǎn)化為正常態(tài)，兩電阻并聯(lián)，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(fā)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(lián)電路的電流規(guī)律并能熟練應用閉合電路的歐姆定律．