Question

高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示．其中的超导部件有一个超导临界电流I_C，当通过限流器的电流I＞I_C时，将造成超导体失超，即从超导态（电阻为零）转变成正常态（成为一个普通电阻），以此来限制电力系统的故障电流．已知超导部件成正常态时的电阻R₁=3Ω，超导临界电流I_C=1.2A，限流电阻R₂=6Ω，小灯泡上标有“6V，6W”的字样，电源电动势E=8V，内阻r=2Ω，此时电路正常工．问：
（1）求此时通过限流电阻R₂的电流为多大；
（2）若L突然发生短路，则流过R₂的电流为多大．

Answer 1

分析：（1）短路前灯泡正常工作，超导体电阻为零，限流电阻R₂的电流为0；
（2）短路后，超导体电阻为3Ω，R₁与R₂并联，则由闭合电路的欧姆定律可求得短路后通过R₂的电流．

解答：解：（1）灯泡正常工作时，通过限流器的电流IL=

P

U

=

6

6

A=1A＜I_C，超导体电阻为零，R₁=0，R₂被短路，则通过限流电阻R₂的电流为0；
（2）若L突然发生短路，流过限流器的电流为I=

E

r

=

8

2

A=4A＞I_C，超过了超导的临界电流I_c，故超导部件将由超导状态转化为正常态，两电阻并联，总电阻R′=

R1R2

R1+R2

=

3×6

3+6

Ω=2Ω，电路中总电流I=

E

R′+r

=

8

2+2

A=2A
I₂′=

R1

R1+R2

I=

3

3+6

×2A=

2

3

A
答：
（1）此时通过限流电阻R₂的电流为0；
（2）若L突然发生短路，则流过R₂的电流为2A．

点评：本题考查闭合电路的欧姆定律，在理解超导体特性的基础上，要能正确理解并联电路的电流规律并能熟练应用闭合电路的欧姆定律．