Question

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
5cm	2mm2	0.2Ω	11×103kg/m3	1.3×103J/（kg?℃）	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．

Answer 1

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=

Q

cm

，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=

Q

cm

=

Q

cρLS

=

40J

1.3×103J/(kg?℃)×11×103kg/m3×0.05m×2×10-6m2

=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．