节能是这个时代的主旋律。小强要测量一盏节能灯的额定功率,他利用如图甲所示的照明电路,将标有“220V60W”的白炽灯L1和标有“220V4W-40W”的节能灯L2正确接入电路中,当开关S1和S2都闭合时,两盏灯都正常发光,且在2000s内,标有1800r/kWh的电能表转了71转。试问:
(1) 节能灯的发光功率是多少?
(2) 当开关S1和S2都断开时,小明将图乙所示的电路插入照明电路的插座内。超导限流器是一种短路故障电流限制装置,它的电阻R随电流I变化关系如图丙所示,L为用电器。为使用电器短路后电路仍能保持稳定状态,超导电阻R应满足什么条件?
(3) 在R满足一定条件时,有人把超导限流器称为“不断电保险丝”,请你说明理由。
解析:
(1)电能表转动71转消耗的两灯总电能:
W= | n | = | 71r | =0.039kWh=1.42×105J |
N | 1800r/kWh |
两灯的总功率:
P= | W | = | 1.42×105J | =71W |
t | 200s |
节能灯的功率是:
P节=P-P白=71W-60W=11W
(2)从图丙可以看出,当电路中的电流小于20A时,限流器的电阻为零;当电流不小于20A时,限流器的电阻为:
R= | U | = | 220V | =11Ω |
I | 20A |
即:超导电阻R应满足用电器短路后,电路中的电流达到20A时,其电阻突变为11Ω.
(3)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。
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