Question

節(jié)能是這個(gè)時(shí)代的主旋律．小強(qiáng)要測(cè)量一盞節(jié)能燈的額定功率，他利用如圖甲所示的照明電路，將標(biāo)有“220V60W”的白熾燈L₁和標(biāo)有“220V4W-40W”的節(jié)能燈L₂正確接入電路中．當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都閉合時(shí)，兩盞燈都正常發(fā)光，且在2000s內(nèi)標(biāo)有1800r/kW．h的電能表轉(zhuǎn)了71轉(zhuǎn)．試問(wèn)：

（1）節(jié)能燈的發(fā)光功率是多少？
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，小明將圖乙所示電路插入照明電路的插座內(nèi)．超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置，它的電阻R隨電流I變化關(guān)系如圖丙所示，L為用電器．為使用電器L短路后電路仍能保持穩(wěn)定狀態(tài)，超導(dǎo)電阻R應(yīng)滿足什么條件？
（3）在R滿足一定條件時(shí)，有人把超導(dǎo)限流器稱(chēng)為“不斷電保險(xiǎn)絲”，請(qǐng)說(shuō)明理由．

Answer 1

（1）由題意知電能表在時(shí)間t=2000s顯示消耗的電能為：
W=

71r

1800r/kW?h

=

71

1800

kW?h=

71

1800

×3.6×10⁶J=1.42×10⁵J，
白熾燈L₁消耗的電能：
W₁=P₁t=60W×2000s=1.2×10⁵J，
節(jié)能燈消耗的電能：
W₂=W-W₁=142000J-120000J=2.2×10⁴J，
則節(jié)能燈的功率：
P₂=

W2

t

=

2.2×104J

2000s

=11W；
（2）用電器L短路時(shí)，超導(dǎo)限流器的電壓U=220V，要想保持電路穩(wěn)定，由超導(dǎo)限流器的特性知，電路電流I≥20A，
由歐姆定律得：
R=

U

I

=

220V

20A

=11Ω，因?yàn)镮≥20A，所以R≤11Ω；
（3）因?yàn)楫?dāng)電路電流小于某一電流值時(shí)，限流器電阻為0，電路正常工作；當(dāng)電路短路時(shí)，限流器電阻為一定值，電路中仍有電流，電路沒(méi)有被切斷．
答：（1）節(jié)能燈的發(fā)光功率是11W；
（2）超導(dǎo)電阻R應(yīng)滿足的條件是R≤11Ω；
（3）當(dāng)電路電流小于某一電流值（20A）時(shí)，限流器電阻為0，電路正常工作；當(dāng)電路短路時(shí)，限流器電阻為一定值，電路電流減小，處于穩(wěn)定狀態(tài)，電路中仍有電流，電路沒(méi)有被切斷．