超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它与用电器相串联接在电路里，原理图如图所示．其工作原理如下：当通过超导限流器的电流小于其临界电流IC时，超导限流器处于超导态（可认

Question

超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它与用电器相串联接在电路里，原理图如图所示．其工作原理如下：当通过超导限流器的电流小于其临界电流I_C时，超导限流器处于超导态（可认为电阻为零）；当通过超导限流器的电流大于其临界电流I_C时，超导限流器由超导态转变为正常态（相当于一定值电阻），以此来限制电力系统的故障电流．已知超导部件正常态电阻R₁=8Ω，临界电流I_C=0.6A，灯泡L上标有“6V 3W”，电源电压保持不变，灯泡电阻不随温度变化而变化．

（1）灯丝电阻多大？灯泡正常工作时电流是多少？
（2）为使灯泡能正常工作，电源电压应为多大？说明理由．
（3）若灯泡L正常工作时突然发生短路，灯泡短路后电流表的读数是多少？

Answer 1

（1）由P=UI可得，灯泡正常工作时电流：
I_L=(PL)/(UL)=(3W)/(6V)=0.5A，
由I=(U)/(R)可得，灯丝的电阻：
R_L=(UL)/(IL)=(6V)/(0.5A)=12Ω；
（2）因灯泡正常工作时的电流I_L=0.5A小于超导限流器的临界电流I_c=0.6A，
所以，超导限流处于超导状态，电阻为零，灯泡直接接在电源两端，
因额定电压下灯泡正常发光，
所以，电源的电压U=U_L=6V；
（3）灯泡短路后，电路中电流迅速增大，超过超导限流器的临界电流I_c时，超导限流器由超导态转变为正常态，电阻R₁=8，
此时电路中电流：
I=(U)/(R1)=(6V)/(8Ω)=0.75A．
答：（1）灯丝电阻为12Ω，灯泡正常工作时电流是0.5A；
（2）为使灯泡能正常工作，电源电压应为6V；理由灯泡正常工作时电流I=0.5A小于超导限流器的临界电流（I_c=0.6A），超导限流处于超导状态，电阻为零，灯泡直接接在电源两端，所以，为使灯泡正常工作，电源电压应等于灯泡的额定电压：
（3）若灯泡L正常工作时突然发生短路，灯泡短路后电流表的读数是0.75A．