关于标定电流与额定最大电流的争论

About basic current and rated maximum current calibration of the debate

【发表在《物理通报》2012年第12期】

许  诺    赵兴华

（拱北中学  广东  珠海  519021）

在初中物理教学过程中，计算家庭电路中用电器的最大总功率是一个常考的知识点，例1：（08威海）家用电能表上标有“220V  10（20）A”的字样，则此电能表的标定电流是    A；正常工作时用电器总功率不能超过    KW（中考评分标准上的参考答案为：10；2.2）．

这个考点的答题标准引起了很多老师的争议：有的教师认为应该用电能表的标定电流来计算，例如这道中考试题的标准答案就是这样给定的；有的教师认为应该用电能表的最大额定电流来计算，因为电路中的最大总功率就应该与最大额定电流相对应．支持前种说法的老师却反驳道：既然这样，那电能表上标出标定电流就没意义了，还要标明这个电流值干什么？当然，支持后种观点的老师也可以用同样话语来反驳，一时还不能达成共识．关于“标定电流”和“额定最大电流”，各个版本的教科书都解释得很模糊而且表述不同．人教版义务教育课程标准实验教科书2006年10月第3版2007年12月第2次印刷仅给出了“标定电流”的概念，并没有“额定最大电流”的概念：“10（20）A”是说这个电能表的标定电流为10A，在短时间应用时电流允许大些，但不能超过20A．但从2008年10月第3次印刷的教科书开始就更改为：“10（20）A”是说这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A．但对这两个概念的具体意义还是没有进行详细的说明．

人教版2006年10月第3版2007年12月第2次印刷的八年级物理下册第54页“动手动脑学物理”第5题是该考点的典型习题：查出你家电能表的标定电流值，推算一下，允许接在这个电能表上各种用电器额定功率总和是多少？说明了教科书编写者当时认为应该用电能表的标定电流来计算电路的最大总功率．而在2010年6月第一次印刷的课本同样位置，该道习题却更改了表述：查出你家电能表的额定最大电流值，推算一下，允许接在这个电能表上各种用电器额定功率总和是多少？这说明课本编写者后来认为：应该用电能表的额定最大电流来计算电路的最大总功率．

根据国家标准GB/T15283-94和国际标准IEC521-1988，电能表标有两个电流值，如10（20）A．这里所标10A为基本电流（basic current）,符号I_b，是确定仪表有关特性的电流值，也称为标定电流值．它是由电能表的起动电流（即能够使转盘连续转动的最小电流．）决定的．例如对于2.0级电能表来说，起动电流为0.5%I_b．20A为额定最大电流（rated maximum current）,符号I_max，为仪表能满足标准规定的准确度的最大电流值．通过电能表的电流可高达其基本电流的二倍、三倍、四倍，有的高达八倍，达不到二倍的只标基本电流．额定最大电流相对基本电流的倍数叫负载宽度．若电能表只标有一个电流值，如5A，这只是基本电流值，并非允许通过的最大电流．这种电能表一般超载到120℅是不会发生问题而且能满足电能表的准确测量．

也就是说：标定电流的大小决定了电能表开始计量的最小功率．例如：一个安装着标有“10（20）A”的2.0级电能表的家庭电路中，当电路中的总电流小于0.05A（总功率小于11W）时，电能表的表盘是不会转动的；而一个安装着标有“5（10）A”的同级电能表的家庭电路中，当电路中的总电流小于0.025A（总功率小于5.5W）时，电能表也不计量电路中消耗的电能．所以计算电路中允许接入的用电器的最大总功率与标定电流的大小无关.而额定最大电流是满足电能表准确计量的最大电流，如果超过这个电流值，可能会造成电能表计量不准确，所以，计算电路中允许接入的用电器的最大总功率应该用额定最大电流来计算．像这样的一些常见的说法：一个标有“220V  10（20）A”的电能表，可以用在最大功率是220V×10A=2200W的家庭电路上，如果同时使用的家用电器的总功率超过这个数值，电能表将会被烧坏，是不符合实际的．正确是说法应该是：一个标有“220V  10（20）A”的电能表，可以用在最大功率是220V×20A=4400W的家庭电路上，如果同时使用的家用电器的总功率超过这个数值，电能表虽然不会被烧坏，但计量消耗电能的大小会不准确.http://s11/mw690/4ba8e5bftcfd818586f6a&690

也有的省市的物理试卷已经将该考点试题的答案标准更改成用额定最大电流来计算电路中允许的最大总功率．例3：（2011 泰州）小华发现家里电能表示数在3h内由   2138.2    变成了 2139.4   ，则他家在这段时间用电     kW·h，用电器消耗的实际功率是     W.如果电能表上标有“220V  2.5(10)A”字样，则电路中     （选填“能”或“不能”）再接入一个额定功率为800W的电饭煲（中考评分标准的参考答案为：1.2  400  能）．例4：（2011大连）某家用电能表上标有“220V；10(20)A”字样．当家中部分用电器工作时，15min内耗电0.2kW·h，则这些工作的用电器总功率是_______W；该家庭最多还可以再增加______W的用电器同时工作（中考评分标准的参考答案为：800  3600）．

在实际应用中，一个现代社会家庭的用电器会有很多，但通常不会全部同时使用，尤其是大功率的用电器一般情况下可能只有两三件在同时使用，所以，实际接入电路中的所有用电器的总功率可能比用电能表的额定最大电流计算出的总功率要大得多，这种情况十分正常，也十分普遍．这样的话，很多试题在这个问题上的表述（例：电路中允许接入的用电器的最大总功率是多少）就显得不合实际，恰当一点的说法应表述为：该电路同时使用的用电器的总功率不应该超过多少．