關(guān)于標定電流與額定最大電流的爭論

許諾

(拱北中學(xué) 廣東 珠海 519021)

在初中物理教學(xué)過程中，計算家庭電路中用電器的最大總功率是一個?？嫉闹R點.

【例1】(2008年中考威海卷)家用電能表上標有“220 V,10(20) A”的字樣，則此電能表的標定電流是______A；正常工作時用電器總功率不能超過______kW.

中考評分標準上的參考答案為：10；2.2．

這個考點的答題標準引起了很多老師的爭議:有的教師認為應(yīng)該用電能表的標定電流來計算，例如，這道中考試題的標準答案就是這樣給定的；有的教師認為應(yīng)該用電能表的最大額定電流來計算，因為電路中的最大總功率就應(yīng)該與最大額定電流相對應(yīng)．支持前種說法的教師卻反駁道,既然這樣，那電能表上標出標定電流就沒意義了，還要標明這個電流值干什么？當然，支持后種觀點的教師也可以用同樣話語來反駁，一時還不能達成共識．關(guān)于“標定電流”和“額定最大電流”，各個版本的教科書都解釋得很模糊而且表述不同．人教版義務(wù)教育課程標準實驗教科書2006年10月第3版,2007年12月第2次印刷僅給出了“標定電流”的概念，即“10(20) A”是說這個電能表的標定電流為10 A，在短時間應(yīng)用時電流允許大些，但不能超過20 A，并沒有給出“額定最大電流”的概念.但從2008年10月第3次印刷的教科書開始就更改為“10(20) A”是說這個電能表的標定電流為10 A，額定最大電流為20 A．但對這兩個概念的具體意義還是沒有進行詳細的說明．

人教版2006年10月第3版,2007年12月第2次印刷的八年級物理下冊第54頁“動手動腦學(xué)物理”第5題是該考點的典型習(xí)題即查出你家電能表的標定電流值，推算一下，允許接在這個電能表上各種用電器額定功率總和是多少？說明了教科書編寫者當時認為應(yīng)該用電能表的標定電流來計算電路的最大總功率．而在2010年6月第1次印刷的課本同樣位置，該道習(xí)題卻更改了表述：查出你家電能表的額定最大電流值，推算一下，允許接在這個電能表上各種用電器額定功率總和是多少？這說明課本編寫者后來認為,應(yīng)該用電能表的額定最大電流來計算電路的最大總功率．

根據(jù)國家標準GB/T15283-94和國際標準IEC521-1988，電能表標有兩個電流值，如10(20) A．這里所標10 A為基本電流(basic current),符號Ib，是確定儀表有關(guān)特性的電流值，也稱為標定電流值．它是由電能表的起動電流(即能夠使轉(zhuǎn)盤連續(xù)轉(zhuǎn)動的最小電流．)決定的．例如，對于2.0級電能表來說，起動電流為0.5%Ib．20 A為額定最大電流,符號為Imax，為儀表能滿足標準規(guī)定的準確度的最大電流值．通過電能表的電流可高達其基本電流的2～4倍，有的高達8倍，達不到兩倍的只標基本電流．額定最大電流相對基本電流的倍數(shù)叫負載寬度．若電能表只標有一個電流值，如5 A，這只是基本電流值，并非允許通過的最大電流．這種電能表一般超載到120%不會發(fā)生問題而且能滿足電能表的準確測量．

也就是說,標定電流的大小決定了電能表開始計量的最小功率．例如,一個安裝著標有“10(20) A”的2.0級電能表的家庭電路中，當電路中的總電流小于0.05 A(總功率小于11 W)時，電能表的表盤是不會轉(zhuǎn)動的.而一個安裝著標有“5(10) A”的同級電能表的家庭電路中，當電路中的總電流小于0.025 A(總功率小于5.5 W)時，電能表也不計量電路中消耗的電能．所以,計算電路中允許接入的用電器的最大總功率與標定電流的大小無關(guān).額定最大電流是滿足電能表準確計量的最大電流，如果超過這個電流值，可能會造成電能表計量不準確，所以，計算電路中允許接入的用電器的最大總功率應(yīng)該用額定最大電流來計算．像這樣的一些常見的說法如一個標有“220 V,10(20)A”的電能表，可以用在最大功率是220 V×10 A=2 200 W的家庭電路上，如果同時使用的家用電器的總功率超過這個數(shù)值，電能表將會被燒壞，是不符合實際的．正確的說法應(yīng)該是一個標有“220V,10(20) A”的電能表，可以用在最大功率是220 V×20 A=4 400 W的家庭電路上，如果同時使用的家用電器的總功率超過這個數(shù)值，電能表雖然不會被燒壞，但計量消耗電能的大小會不準確.

在2011年的中考中，有的省市的物理試卷為了避免爭議，就不區(qū)分電能表的標定電流和最大額定電流，干脆就只給出一個電流值．

圖1

【例2】(2011年中考重慶卷)小明家中的電能表如圖1所示，從表盤信息可知，小明家接入的用電器總功率不能超過______W．當家里只有微波爐工作時，電能表在1 min內(nèi)轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)，則微波爐消耗的電能為______J.

中考評分標準的參考答案為：2 200,1 000．

該電能表上所標的10 A應(yīng)該是它的標定電流，不能用來計算電路的允許同時使用的最大總功率，該題就屬于條件信息不全，無法解答．所以，這種試圖簡化問題，避免爭議的做法不符合實際，是不可取的．

也有的省市的物理試卷已經(jīng)將該考點試題的答案標準更改成用額定最大電流來計算電路中允許的最大總功率．

【例3】(2011年中考泰州卷)小華發(fā)現(xiàn)家里電能表示數(shù)在3 h內(nèi)由

則他家在這段時間用電______kW·h，用電器消耗的實際功率是______W.若在電能表上標有“220 V，2.5(10) A”字樣，則電路中______(選填“能”或“不能”)再接入一個額定功率為800W的電飯煲.

中考評分標準的參考答案為：1.2，400，能．

【例4】(2011年中考大連卷)某家用電能表上標有“220 V，10(20) A”字樣．當家中部分用電器工作時，15 min內(nèi)耗電0.2 kW·h，則這些工作的用電器總功率是______W；該家庭最多還可以再增加______W的用電器同時工作.

中考評分標準的參考答案為：800,3 600．

在實際應(yīng)用中，一個現(xiàn)代社會家庭的用電器會有很多，但通常不會全部同時使用，尤其是大功率的用電器一般情況下可能只有兩三件在同時使用，所以，實際接入電路中的所有用電器的總功率可能比用電能表的額定最大電流計算出的總功率要大得多，這種情況十分正常，也十分普遍．這樣的話，很多試題在這個問題上的表述,例如,電路中允許接入的用電器的最大總功率是多少,就顯得不合實際，恰當一點的說法應(yīng)表述為該電路同時使用的用電器的總功率不應(yīng)該超過多少．