Question

熔絲在電路中起保護作用，電流過大時，能自動切斷電路．下表是一段熔絲的數(shù)據(jù)

長度L	橫截面積S	電阻R	密度ρ	比熱容C	熔點t
5cm	2mm2	0.2Ω	11×103kg/m3	1.3×103J/（kg?℃）	327℃

（1）請計算當電路中電流達20A時，在0.5s內(nèi)該熔絲溫度將升高多少度？（設電阻的變化和散熱不計）
（2）銅的熔點為1083℃，試說明為什么不能用銅絲代替熔絲．

Answer 1

分析：（1）電流通過導體時，由于電流的熱效應，導體要發(fā)熱；根據(jù)焦耳定律，產(chǎn)生的熱量可以用Q=I²Rt來計算；再根據(jù)熱量計算公式Q=cm△t的變形公式△t=

Q

cm

，計算熔絲升高的溫度．
（2）保險絲是由電阻大、熔點低的材料制作的，當電路中電流過大時，保險絲由于溫度過高熔斷，從而起到保護電路的作用．

解答：解：（1）①根據(jù)焦耳定律，熔絲產(chǎn)生的熱量是：
Q=I²Rt=（20A）²×0.2Ω×0.5s=40J
②根據(jù)熱量公式Q=cm△t變形得
△t=

Q

cm

=

Q

cρLS

=

40J

1.3×103J/(kg?℃)×11×103kg/m3×0.05m×2×10-6m2

=28℃
答：當電路中電流達20A時，在0.5s內(nèi)該熔絲溫度將升高28℃．
（2）保險絲的作用是當電路中的電流過大時，能自動切斷電路，它是利用了電流的熱效應來工作的，故要用電阻率大、熔點低的合金制成．保險絲千萬不能用銅絲代替，因為電流過大時，銅絲的熔點高，不易熔斷，起不到保護電路的作用．
答：因為電流過大時，銅絲的熔點高，不易熔斷，起不到保護電路的作用，所以不能用銅絲代替熔絲．

點評：（1）熔絲的質量的計算是容易出錯的地方，要把它看成圓柱體，用m=ρV=ρSL計算，注意長度L和面積S的單位；
（2）考查了熔絲的作用和制作材料的特點，現(xiàn)在的家庭使用空氣開關來代替熔絲，使用更方便．