在自然灾害中输电线路容易出现故障,科技小组的同学通过实验探究来体验判断故障类型和位置的方法。他们用AB、CD两根长为L的长直电阻丝模拟输电线,在电阻丝的左右两侧可以安装检测电路,电阻丝单位长度的阻值为r。如图24所示,在左侧安装检测电路,其中R0为保护电阻,右侧用导线连接。线路无故障时,电压表V1示数为U,电流表示数为I。
(1)若检测电路中电流表示数为0,电压表V1示数为U,表明输电线故障为 ▲ 。
(2)若检测电路中电流表示数大于I,电压表V1示数为U,表明输电线可能出现短路或形成间隙电阻。如图25所示,小组在AB、CD之间某处连接一根导线模拟输电线短路,或在另一处连接未知电阻Rx模拟输电线之间形成间隙电阻,在右侧连接电压表V2。若输电线短路,则电压表V2示数 ▲ ;若输电线之间形成间隙电阻,则电压表V2示数 ▲ 。
(3)在图中,若输电线的故障是短路,电流表的示数为I1,电压表V1的示数为U,则故障处与A端的距离为 ▲ (用r、I1、U、R0表示)。
解析:
(1)电流表的示数为零有两种可能性,一是电压为零,二是电路断路。显然此时为电路断路。故障原因填:断路(或开路)。
(2)短路时,短路处的电阻为零,故其两端的电压为零;若出现间隙电阻(不为零),则有电流通过时,其两端电压不为零,但导线本身的分压作用,使其V2示数小于U。因此前空填:等于0,后空填:小于U。
(3)电路的总电阻为:
R=U/I1
导线的电阻是:
R线=R-R0=U/I1-R0=(U-I1R0)/I1
其距离是导线的长度的一半(二根并联导线的长度的二分之一):
L=R线/(2r)=[(U-I1R0)/I1]/(2r)=(U-I1R0)/(2I1r)
答案:
(1)断路/开路
(2)为0 小于0
(3)(U-I1R0)/(2I1r)
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