一把破扇出发明

　　“发明大王”爱迪生是白炽灯的发明者。开始他用白金作为灯丝，认为最合适，但寿命才二小时，而且成本太贵重谁也买不起那么多。随后他用绵纱炭化后作灯丝寿命延长至40小时。但他爱迪生希望制造出能亮1000小时，最好亮1600小时的灯泡供大家使用，大家计算了一下一天亮4小时则能用一年，这很好。但这个材料上哪去找呢？爱迪生作了许多实验，甚至马鬃，人头发胡子等都用来作灯丝实验，结果还是不够理想，到1880年5月他已用6000多种植物纤维材料作灯丝实验，最好的能连续亮300小时，显然还是不太理想。这一年夏天，一次他在实验室热得用一把破扇子扇风乘凉，偶尔看见扇子碎片落到地上，爱迪生机灵一动，用显微镜仔细观察扇子碎片高兴得哈哈大笑起来，他把扇片炭化后放进玻璃泡内通上了电，结果连续亮了一千二百小时，爱迪生成功了，但还有一个问题，他考虑世界竹子很多，选用哪种最好？当即派人到世界各地选。竹子样品进行实验发现日本产的一种竹子最合作灯丝，于是他派人到日本当地农民洽谈订立供销合同，同时爱迪生开发电厂，大规模架设电线，不久几百万只价廉物美的竹丝灯泡投放到市场上让人们普遍点用，从此美国的电气化开始。竹丝灯泡适用了多年，后来又有人发明了钨丝灯泡。为了用电安全，爱迪生又发明了保险丝。（内蒙古师范大学物理系敷力布）

保险丝的额定电流

　　问题：照明电路里连着一根熔断电流是5A的保险丝，问此电路除了已连接的一个“220V、22OW”的电炉外，还可连接多少盏“220V、40W”的电灯？
　　解：连接n盏电灯后电路仍处于正常工作状态，则通过n盏电灯的电流强度之和
　　
　　通过电炉的电流强度为
　　
　　　
我们知道；
　　用保险丝要有选择性。教材明确规定了选择保险丝的原则是：应使保险丝的额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流。常用保险丝规格表里可总结出：任一规格保险丝的熔断电流是额定电流的2倍。
　　由于保险丝的熔断电流是5A，所以额定电流就是2.5A，这就决定了它所保险的电路中所允许通过的最大安全工作电流只能是2.5A，否则，保险丝就要失去对电路的保险作用而只起着连通电路的作用。故此题的正确解法是：设通过这几盏电灯的电流强度之和为。
　　通过电炉的电流强度为I2：I2＝1(A)再根据并联电路的特点有
　　
　　总结说明：1.对于电路中已经选定了的保险丝的作用是对所对应的电路进行保险，而不是用保险丝来代替导线只起一个连通电路的作用。
　　2．有的人认为只要保险丝不熔断，电流强度不超过它的熔断电流，电路就是安全可靠的，这是错误的。

保险丝的额定电流和熔断电流

　　我国的标准规定：保险丝的熔断电流是额定电流的2倍。当通过保险丝的电流超过额定电流时，保险丝不一定立即熔断，而是超过得越多，熔断得越快，当通过保险丝的电流为额定电流的1.45倍时，熔断的时间不超过5分钟；当通过保险丝的电流为额定电流的2倍（即等于熔断电流）时，熔断的时间不应超过1分钟。

常用保险丝规格

表所列保险丝的化学成分为：铅≥98%，锑0.3～1.5%，其他杂质≤1.5%。

浅谈保险丝

　　各种电路都要安装保险丝，物理教学中也都谈到保险丝。笔者就保险丝的问题讲点粗浅看法。
一、照明电路装几根保险丝好
　　在安装电路时，大多数情况是在火线和地线上各装一根同规格的保险丝，但也有只在一根火线上装一根保险丝的。初中课本说后一种情况比前一种情况更安全。有人说更安全的原因是装一根保险丝比装两根保险丝更快地切断电路。这种说法有道理吗？装一根保险丝时切断电源所用时间为
　　　
　　装两根保险丝时切断电路所用时间为
　　　
　　式中C、m、R分别为保险丝的比热、质量、电阻，△t为保险丝达到熔点时所升的温度，R0为用电器的电阻，U为电源电压。通过估算可以知道，t1与t2都在10-3（秒）数量级，是很短暂的，即当电路一出现问题，很快地就会被切断。那么t1与t2究竟有多大差别？保险丝的电阻R在10-2～10-3（欧）数量级，用电器的功率设为1千瓦，其电阻值R0为几十欧，是保险丝值的上万倍，甚至更大。我们可以求出t2与t1差值与t1的比值大小，
　　
　　因为R<<R0，所以R2<<R02，R2<<2R0R，故可将R2项略去，上式比值为
　　
　　显见，t2比t1约小万分之一，应该说t2与t1是相等的。也就是说在照明电路中装两根保险丝与装一根保险丝切断电路的效果是等同的。更安全的意思并不是熔断时间的大小，而是出于其它考虑。如果火线、地线上都装保险丝，遇到故障可能只断地线，这时，用户可能考虑到电器设备有没有毛病，如不切断电源检查，有可能误触电。如果只在火线上装保险丝，保险丝断了，电源即被切断，这时即使不采取措施，检修电器设备也不会出问题。从这点看，似乎只装一根保险丝更安全。但火线、地线也有可能因检修等而被无意调换。所以不能认为只在火线上装一根保险丝就是绝对安全的。笔者认为比较可靠的还是装两根保险丝，检修时将两保险盒盖拔下装入自己的口袋，等检修好了再插上。
二、保险丝的额定电流问题
　　保险丝有额定电流和熔断电流的规格，熔断电流比额定电流大1倍。线路电流小于、等于或稍大于保险丝的额定电流时，保险丝都能正常工作。如果电流超过额定电流过多达到它的熔断电流，它就会迅速熔断。电线都有规定的能通过的最大电流强度，超过这个强度电线将会被损坏。这个最大电流强度和保险丝的熔断电流应该是一致的。也就是说线路电流超过保险丝额定电流而未达到熔断电流，线路还应是安全的。当然为了线路安全，工作电流不要超过额定电流过多。有关涉及保险丝额定电流计算题，应该有一个正确的解答。
　　[例题]若在一座楼里安装有额定电流为25安的总保险丝，电路中的电压为220伏，那么在这座搂里，可以安装多少盏“220伏、60瓦”的电灯？
　　解：正常发光时，通过每盏灯的电流
　　
　　可以安装的灯泡数为
　　
　　根据以上分析可知，多装少装一盏灯，不会影响线路安全。所以对计算结果可采用“四舍五入”法处理，灯泡数取n=92盏。