制作保险丝为什么要选择熔点较低,电阻较大的材料?

制作保险丝为什么要选择熔点较低,电阻较大的材料?,第1张

这题应该是初中的,在当时属于很麻烦的题了。用焦耳定律说电阻越大,发热越大的人都是错误的!可能这题在焦耳定律后面吧,某些人就按焦耳分析了,实际根本不是一回事!
首先,保险丝与整个电路是串联关系,电流相等!为什么保险丝烧断了?而主线路没烧坏?熔点较低,是与谁对比呢?答案是:与主线路对比!线材都有最大承受电流,假设当电流50A时主线路正常,大于60A时主线路的电线最多可以承受20秒,那保险丝就必须尽快熔断。所以,要选择熔点比主线路电线低很多的材料,但又不是越低越好。比如开关电器时瞬间电流较大,持续时间很短,断了没必要!所以,电流保险丝也分为快断和慢断两种。题目中用了较低这个词,说明出题人用词非常准确。
为什么说电阻较大,与谁对比?难道是与电器相比?假设家里只接了一个电器,保险丝和电器串联,电流相等,U1/R1=(220-U1)/R2,如果保险丝的R1很大,那它分到的电压就很多,剩下的电压少了很多,电器就无法正常工作了。所以保险丝电阻不是越大越好,反而是【越小越好】。但是这岂不是和题目矛盾了?
这时要换一个方向,先理解保险丝的工作方式。家里可能接很多电器,也可能只接一个。假设所有电器全部启动,主线路电流40A,那保险丝必须满足在40A的时候不熔断,还要留点余量……假定电流分别在30A、40A、50A、60A四种电流条件下不会熔断,近似为短路状态,计算这几种情况下保险丝所需的电阻。可以用U/I计算,220V/30A=733欧,220V/40A=55欧,220V/50A=44欧,220V/60A=367欧……结论是电阻越小,支持的电流反而越大……上一段的结论,保险丝的电阻是越小越好,不会影响整个电路的电压;这段的结论是又不能太小,如果要满足50A必须熔断,就不能低于44欧,如果是3欧,那60A时主线路电线都烧坏了保险丝也没断!从这里可以看出,如果你要想满足40A不熔断,50A必定熔断,保险丝的电阻必须小于55欧,同时大于44欧,有具体数字时算出来的应该是一个准确值!回到问题本身,这里仍然无法解释为什么题目问的是电阻较大?与谁对比?
在得到上一段结论时,等于出了第三个思考题!保险丝的长度是很短的,又不能太细一碰就断;长时间发热的状态下,太细也容易跟空气中的氧气、水汽发生氧化还原反应;导线的电阻可以忽略不计,说明电阻很小;导线横截面积越大,电阻反而越小…………所以,想在长度很短,横截面积较大的前提下,做出支持40A电阻是55欧的保险丝,那些电阻很小的金属就不符合条件了,你就应该选择电阻较大的金属材料做成一个横截面不太大的,近似于小电阻的保险丝。这时才解决了第二个问题,电阻较大是指在“同样长度和横截面积度”的条件下电阻较大的金属材料。同时还要求熔点较低,化学活跃性差,可见并不容易!
有些人问过为什么细的保险丝容易断?其实是因为细的保险丝电阻大,支持的电流反而小,并不是因为细才断的。这道题很多人都通过焦耳定律解答的,这种回答都是错误的!淘宝搜索一下卖的保险丝,分为电流保险丝和温度保险丝,为什么叫电流保险丝?就是因为用电阻大小控制最大电流!至于温度保险丝,那是用在电器内部的,结构不一样,不是同一种东西!

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