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熔丝在电路中起保护作用,电流过大时,能自动切断电路.下表是一段熔丝的数据
长度L横截面积S电阻R密度ρ比热容C熔点t
5cm2mm20.2Ω11×103kg/m31.3×103J/327℃
(1)请计算当电路中电流达20A时,在0.5s内该熔丝温度将升高多少度?(设电阻的变化和散热不计)
(2)铜的熔点为1083℃,试说明为什么不能用铜丝代替熔丝.
【答案】分析:(1)电流通过导体时,由于电流的热效应,导体要发热;根据焦耳定律,产生的热量可以用Q=I2Rt来计算;再根据热量计算公式Q=cm△t的变形公式△t=,计算熔丝升高的温度.
(2)保险丝是由电阻大、熔点低的材料制作的,当电路中电流过大时,保险丝由于温度过高熔断,从而起到保护电路的作用.
解答:解:(1)①根据焦耳定律,熔丝产生的热量是:
Q=I2Rt=(20A)2×0.2Ω×0.5s=40J
②根据热量公式Q=cm△t变形得
△t====28℃
答:当电路中电流达20A时,在0.5s内该熔丝温度将升高28℃.
(2)保险丝的作用是当电路中的电流过大时,能自动切断电路,它是利用了电流的热效应来工作的,故要用电阻率大、熔点低的合金制成.保险丝千万不能用铜丝代替,因为电流过大时,铜丝的熔点高,不易熔断,起不到保护电路的作用.
答:因为电流过大时,铜丝的熔点高,不易熔断,起不到保护电路的作用,所以不能用铜丝代替熔丝.
点评:(1)熔丝的质量的计算是容易出错的地方,要把它看成圆柱体,用m=ρV=ρSL计算,注意长度L和面积S的单位;
(2)考查了熔丝的作用和制作材料的特点,现在的家庭使用空气开关来代替熔丝,使用更方便.
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