Question

超导限流器是一种短路故障限制装置，它的电阻R随电流I变化关系如图A所示，现将它接入如图B所示的照明电路中，X为用电器，照明电压为220V．
（1）当电路中的电流为5A时，用电器X消耗的功率是多大？
（2）为使用电器X短路后电路能保持稳定状态，R₀应满足什么条件？
（3）在R₀满足的条件下，有人把超导限流器称为“不断电保险丝”，请你说明理由．

Answer 1

解：（1）由图可见，电路中电流I=5A时，限流器电阻为0，电路中只有用电器工作，∴用电器消耗的功率P=UI=220V×5A=1100W
答：当电路中的电流为5A时，用电器X消耗的功率是1100W．
（2）X被短路后，为使电路保持稳定状态，限流器电阻不能为零，
由图可见I≥20A时，限流器电阻为R₀，
∴R₀≤==11Ω
答：为使用电器X短路后电路能保持稳定状态，R₀应满足的条件是：R₀≤11Ω．
（3）在R₀满足的条件下，有人把超导限流器称为“不断电保险丝”，理由是：当电路电流小于某一电流值（20A）时，限流器电阻为0，电路正常工作；当电路短路时，限流器电阻为一定值，电路电流减小，处于稳定状态，电路中仍有电流，电路没有被切断．
分析：（1）由图A可见电路中电流小于20A时，超导限流器的阻值为零，电路中只有用电器X工作，根据P=UI计算出电功率；
（2）当用电器X短路时，为保证电路不短路，通过限流器的电流必须大于20A，根据欧姆定律计算出R₀的阻值；
（3）当用电器正常工作时，限流器电阻为零，当用电器短路时，限流器为一定值电阻，电流中电流不会很大，电路没有切断，担起到了保护作用．
点评：（1）从限流器的特性上分析，只有电流很大（基本上是发生短路或用电器总功率过大）时，才具有电阻值，使得电源不会短路，起保护作用；
（2）普通保险丝，电流过大时熔断保护电路，但故障排除后，需更换保险丝，比较麻烦；超导限流器既能起到保护电路的作用，又不会断电，因此称为“不断电保险丝”．