第五節(jié) 家庭電路與安全用電[核心素養(yǎng)·明目標(biāo)] 核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念知道總空氣開(kāi)關(guān)和電能表,并了解其工作原理。知道家庭電路的組成,能解釋相關(guān)的現(xiàn)象科學(xué)思維理解總空氣開(kāi)關(guān)和電能表在電路中的作用,能根據(jù)實(shí)際用電功率選擇熔絲或低壓斷路器,學(xué)會(huì)科學(xué)用電科學(xué)探究通過(guò)對(duì)安全用電的探究,知道電路安全的知識(shí)及會(huì)正確選擇,學(xué)會(huì)與他人合作,提高科學(xué)探究能力科學(xué)態(tài)度與責(zé)任能體會(huì)科技發(fā)展對(duì)人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展的影響,能將安全用電和節(jié)約用電的知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)際知道保護(hù)環(huán)境科學(xué)用電的重要意義知識(shí)點(diǎn)一 家庭用電1家用電器(1)簡(jiǎn)稱(chēng)家電,包括電視機(jī)、空調(diào)機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、錄像機(jī)、音響系統(tǒng)、微波爐電磁爐、電熱水壺電飯煲、電風(fēng)扇、電暖器等(2)家電的總體發(fā)展趨勢(shì)是逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。(3)家電一般包含控制部分工作部分和安全部分。控制部分用于控制家電的運(yùn)轉(zhuǎn)工作部分是實(shí)現(xiàn)家電功能的核心,安全部分則用于防止各種原因損害家電或者造成事故2家庭電路的組成:一般由供電線(xiàn)路、電能表、總開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)設(shè)備、插座、導(dǎo)線(xiàn)用電器等組成,如圖所示:家庭電路示意圖3電能表供電線(xiàn)路在接其他元件之前,首先接在電能表上電能表用來(lái)測(cè)量用戶(hù)在一定時(shí)間內(nèi)消耗的電能。4總空氣開(kāi)關(guān)空氣開(kāi)關(guān)又叫空氣斷路器,是一種只要電路中電流超過(guò)額定電流就會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)的裝置。總空氣開(kāi)關(guān)安裝在電能表之后,專(zhuān)線(xiàn)空氣開(kāi)關(guān)之前。5插座在家庭電路中插座是為了給可移動(dòng)電器供電,分為固定插座和可移動(dòng)插座,又可分為兩孔插座和三孔插座三孔插座的兩個(gè)孔分別接火線(xiàn)和零線(xiàn),另一孔是接地的這樣在把三腳插頭插入時(shí),會(huì)把用電器的金屬外殼和大地連接起來(lái)6用電器各用電器之間并聯(lián)連接,使各用電器兩端的電壓均為220 V,用電器的控制開(kāi)關(guān)要接在火線(xiàn)上,不允許接在零線(xiàn)上,大功率家電需要用專(zhuān)線(xiàn)連接。 空氣斷路器及觸電保護(hù)器,都對(duì)用電安全有重大作用,因而電路中必須安裝。1思考辨析(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)用電器的電功率越大,電流做功越多。 (×)(2)功率是1 kW的空調(diào)正常工作一小時(shí)所消耗的電能是1 J (×)(3)觸電保護(hù)器可檢測(cè)到觸電或漏電。 ()知識(shí)點(diǎn)二 安全用電和節(jié)約用電1安全用電(1)電能表和供電導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)與所用的家電匹配(2)為安全起見(jiàn),最好使用固定插座。(3)電源插頭應(yīng)該與插座匹配(4)使用三腳插頭的電器比兩腳插頭的電器更安全。2節(jié)約用電與環(huán)境保護(hù)(1)節(jié)約用電家用電器的選擇要根據(jù)家庭人口實(shí)際需要不要盲目地追求大型化;應(yīng)該參考能效標(biāo)識(shí),選擇高能效節(jié)能產(chǎn)品減少能源消耗和對(duì)環(huán)境的污染;合理配置照明電器,盡量選用發(fā)光效率高的節(jié)能光源。家電的使用應(yīng)符合節(jié)約用電的原則,養(yǎng)成良好習(xí)慣,例如電器停止使用時(shí)要及時(shí)切斷電源等。(2)環(huán)境保護(hù)科學(xué)地回收和循環(huán)利用淘汰的家電既可以減少環(huán)境污染,又能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。 由于能源消耗使可利用的能源減少,所以要節(jié)約用電。2思考辨析(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)選擇熔絲時(shí),應(yīng)該使它的額定電流等于或稍小于電路的最大正常工作電流。 (×)(2)在選擇電線(xiàn)時(shí),應(yīng)該使電線(xiàn)的安全電流稍大于最大正常工作電流。 ()3填空小明家的限電器允許通過(guò)的最大電流是10 A,他家有2個(gè)標(biāo)有220 V 40 W的日光燈,4只標(biāo)有220 V 15 W的燈泡,1個(gè)標(biāo)有220 V 1000 W的熱水器,1臺(tái)合計(jì)起來(lái)有160 W的電腦,1臺(tái)制冷時(shí)耗電為140 W的電冰箱,1臺(tái)耗電為80 W的電視機(jī),1臺(tái)標(biāo)有220 V 1200 W的空調(diào)。請(qǐng)問(wèn):小明家的這些用電器不可以(選填可以不可以)同時(shí)使用。 考點(diǎn)1 家庭電路組成如圖為常用的插座,上面為兩孔插座,下面為三孔插座。試探究:什么情況下要求用三孔插座?提示:三孔插座一般是用于金屬外殼的用電器,比如冰箱等。金屬外殼導(dǎo)電,有時(shí)由于漏電,使金屬外殼上帶電、很容易傷人,用三孔插座可以接地線(xiàn),把漏的電導(dǎo)走,更安全。1一般組成框圖2.進(jìn)戶(hù)線(xiàn)火線(xiàn):火線(xiàn)跟零線(xiàn)間的電壓是220 V。零線(xiàn):零線(xiàn)是與大地相連的正常情況下零線(xiàn)跟大地之間的電壓是0 V。地線(xiàn):在家庭里直接與大地相通的導(dǎo)線(xiàn),這是為了安全另外加接的火線(xiàn)與地線(xiàn)之間的電壓是220 V,零線(xiàn)與地線(xiàn)之間的電壓是0 V。3電功的國(guó)際單位是焦耳(J),焦耳這個(gè)單位太小通常用較大的單位千瓦時(shí)(kW·h),1 kW·h3.6×106 J千瓦時(shí)俗稱(chēng)度。【典例1 家庭電路中的保險(xiǎn)絲熔斷了,以下原因中不可能的是(  )A使用的用電器總功率過(guò)大B拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)中兩根導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)頭相碰C保險(xiǎn)絲的規(guī)格不符合規(guī)定的要求D插座中的兩根導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)頭相碰思路點(diǎn)撥:(1)保險(xiǎn)絲熔斷是電流太大。(2)拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)中兩根導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)頭相碰,開(kāi)關(guān)不起作用。B [選項(xiàng)A過(guò)載可以引起保險(xiǎn)絲熔斷,A錯(cuò)誤;選項(xiàng)D插座中兩根導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)頭相碰,發(fā)生短路,也會(huì)使保險(xiǎn)絲熔斷,D錯(cuò)誤;選項(xiàng)C保險(xiǎn)絲額定電流太小也可能使保險(xiǎn)絲熔斷,C錯(cuò)誤;選項(xiàng)B中拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)線(xiàn)頭相碰火線(xiàn)接通,不會(huì)使保險(xiǎn)絲熔斷,B正確。][跟進(jìn)訓(xùn)練]1關(guān)于家庭電路,下列說(shuō)法正確的是(  )A家庭電路采用的是電壓為220 V的交流電B洗衣機(jī)電冰箱等家用電器都使用三孔插座,是為了節(jié)約用電C在家庭電路中已有兩盞燈正常發(fā)光,若再打開(kāi)電視則電路中的總電流變小D可以用銅絲代替保險(xiǎn)絲,這樣可以防止斷電A [家用電路采用的是電壓為220 V的交流電,故A正確;使用三孔插座,是為了防止因漏電而發(fā)生觸電事故,故B錯(cuò)誤;在家庭電路中,并聯(lián)的用電器越多,總電阻越小,家庭電路的電壓220 V不變,則電路中的總電流變大,故C錯(cuò)誤;銅絲不斷電則無(wú)法起到保護(hù)電路的作用,故D錯(cuò)誤。] 考點(diǎn)2 安全用電及節(jié)約用電電路斷路與短路有什么區(qū)別?為什么要防止短路?提示:斷路是電路斷開(kāi)沒(méi)有電流。短路是火線(xiàn)與零線(xiàn)直接相連,會(huì)有很大電流,易發(fā)生火災(zāi)等災(zāi)害。1家庭安全用電必須注意以下幾點(diǎn)(1)高度重視,謹(jǐn)防觸電:接觸、搬運(yùn)電器時(shí)要時(shí)刻警惕避免觸電,要定期檢查用電器的插頭,大功率用電器的插頭極易因過(guò)熱而損壞。(2)避免短路:短路時(shí)電路中的電流非常大,輕則燒毀電源、電線(xiàn),重則發(fā)生火災(zāi),釀成大禍。從插座拔出插頭時(shí)要手握插頭,切勿用力拉扯電線(xiàn),以免電線(xiàn)絕緣皮破損或插座接頭脫落,形成短路。(3)電器金屬外殼應(yīng)該接地線(xiàn),容易潮濕的電器如洗衣機(jī)等更要接地。(4)不要在同一插座上同時(shí)使用多個(gè)大功率的用電器,以免流過(guò)插座的電流太大,引起火災(zāi)。(5)不要讓紙張等易燃物過(guò)分靠近電燈、電飯鍋、電爐等。2節(jié)約用電(1)養(yǎng)成良好的用電習(xí)慣記住隨手關(guān)閉不使用的用電器。(2)節(jié)約用電,堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展3常見(jiàn)故障處理(1)短路故障的處理:查明短路原因并排除故障后換上同樣的熔絲,絕對(duì)不能換用比原來(lái)粗的熔絲或者其他材料的金屬絲。(2)斷路故障的處理:一般情況是接線(xiàn)螺絲松脫電線(xiàn)接頭處接觸不良、導(dǎo)線(xiàn)斷裂等在確認(rèn)電源沒(méi)有停電的情況下,可以使用測(cè)電筆逐段排查斷路點(diǎn)使用測(cè)電筆時(shí)要注意安全,手絕對(duì)不能接觸筆尖的金屬部分。(3)漏電故障的處理:仔細(xì)檢查燈座、吊線(xiàn)盒、開(kāi)關(guān)、插座等容易漏電處,再檢查電線(xiàn)連接處電線(xiàn)穿墻處、電線(xiàn)轉(zhuǎn)彎處等電線(xiàn)絕緣層容易受損的部位。【典例2 現(xiàn)代家庭電器化程度越來(lái)越高,安全用電是一個(gè)十分突出的問(wèn)題下表提供了一組人的部分人體電阻平均值數(shù)據(jù):測(cè)量項(xiàng)目完全干燥時(shí)出汗或潮濕時(shí)電阻/電流/A(220 V)電阻/電流/A (220 V)手與手之間200 1.1×103 5 kΩ 手與腳之間300 kΩ7.3×104 A8 kΩ 手與塑料鞋底之間800 kΩ2.8×104 A10 kΩ (1)從表中可看出干燥時(shí),電阻大約是潮濕時(shí)電阻的________(2)在空格中填入對(duì)人體加220 V電壓后的電流值。(3)若對(duì)人的安全電流是20 mA以下上述哪幾項(xiàng)是十分危險(xiǎn)的________。(4)電路上有規(guī)格為10 A的熔絲(俗稱(chēng)保險(xiǎn)絲)如圖所示,用電器R的功率是1 500 W,這時(shí)通過(guò)熔絲的實(shí)際電流是多少?人體出汗或潮濕時(shí),手腳觸電,為什么熔絲不會(huì)斷? 思路點(diǎn)撥:(1)在表格中查出對(duì)應(yīng)的電阻數(shù)值,可算出倍數(shù)。(2)由歐姆定律I可求出電流。[解析] (1)n140,n238,n380。所以干燥時(shí)電阻大約是潮濕時(shí)電阻的3880倍。(2)潮濕時(shí)電流分別為:I144 mAI227.5 mA,I322 mA。(3)由上述計(jì)算知,潮濕時(shí)導(dǎo)電電流都大于20 mA,所以上述各種情況均有危險(xiǎn)。(4)通過(guò)用電器R的電流IR6.8 A,人的手腳觸電時(shí)通過(guò)人體的電流I227.5 mA0.027 5 A,通過(guò)熔絲的總電流為IIRI26.827 5 A<10 A,故熔絲不會(huì)熔斷。[答案] (1)3880 (2)44 mA 27.5 mA 22 mA (3)潮濕時(shí)各種情況均有危險(xiǎn) (4)見(jiàn)解析[跟進(jìn)訓(xùn)練]2小明家新購(gòu)微波爐一臺(tái),銘牌如下表所示,他家為此鋪設(shè)了專(zhuān)用電線(xiàn),此專(zhuān)用電線(xiàn)上應(yīng)該安裝額定電流為______的熔絲。[解析] 用電器的總功率為P(800500800) W2 100 W,由公式PUI得:I A9.5 A,即應(yīng)選10 A的熔絲。[答案] 10 A1故障1,在臺(tái)燈開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的情況下,把臺(tái)燈插頭插入插座時(shí),室內(nèi)其他電燈全部熄滅,保險(xiǎn)絲熔斷;故障2在臺(tái)燈插頭插入插座后,閉合臺(tái)燈開(kāi)關(guān)室內(nèi)其他電燈熄滅,保險(xiǎn)絲熔斷引起這兩種故障的最大可能是(  )A前者是插座短路,后者是燈泡短路B前者是插頭短路后者是燈泡短路C兩者都是插座短路D兩者都是插頭短路B [家庭電路中的保險(xiǎn)絲熔斷,是由于電路中的電流過(guò)大引起。而產(chǎn)生電流過(guò)大的原因有兩個(gè):一是用電器總功率過(guò)大,二是發(fā)生短路。由生活常識(shí)可知臺(tái)燈的功率一般較小,所以造成保險(xiǎn)絲熔斷的原因不會(huì)是因臺(tái)燈的功率過(guò)大。由臺(tái)燈插頭未插入插座時(shí),室內(nèi)電燈正常發(fā)光可知插座處沒(méi)有短路。在臺(tái)燈開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的情況下,把臺(tái)燈插頭插入插座時(shí),室內(nèi)其他燈全部熄滅,保險(xiǎn)絲熔斷,這是由于插頭短路引起;在臺(tái)燈插頭插入插座后,閉合開(kāi)關(guān)室內(nèi)其他燈熄滅,保險(xiǎn)絲熔斷,這是由于燈泡短路造成。由以上分析可判定選項(xiàng)B正確。]2在家庭安全用電中,下列做法正確的是(  )      A使接線(xiàn)插板負(fù)載太大 B.電器失火先斷電源      C用鋼絲代替熔斷絲  D.手抓電線(xiàn)拔出插頭B [A項(xiàng)中負(fù)載過(guò)大可能燒壞接線(xiàn)插板,引起短路,甚至引起火災(zāi),故A錯(cuò)誤;B項(xiàng)中,發(fā)生火災(zāi)后,若不先切斷電源就用水澆滅電火,火會(huì)滅,但此時(shí)人若接觸到水,就會(huì)觸電,發(fā)生更大的危險(xiǎn),即使是使用泡沫滅火器,也要先斷電,因?yàn)榕菽矊?dǎo)電。所以遇到火災(zāi)時(shí),先切斷電源是正確的做法,故B正確;C項(xiàng)中,如果用鋼絲代替熔斷絲,當(dāng)電路短路或者用電量增大了,不容易熔斷,會(huì)造成火災(zāi)隱患,故C錯(cuò)誤;用手抓電線(xiàn)拔出插頭,容易把插頭里面的線(xiàn)扯壞,有時(shí)會(huì)把絕緣層弄壞致使觸電,故D錯(cuò)誤。]3某同學(xué)為測(cè)量家里一盞燈的實(shí)際功率,他只開(kāi)亮這一盞燈,觀察電度表轉(zhuǎn)盤(pán)在3 min內(nèi)轉(zhuǎn)了9轉(zhuǎn),若每千瓦時(shí)該表轉(zhuǎn)3 000轉(zhuǎn),則這只燈泡的實(shí)際功率為________[解析] 消耗的電能W×3.6×106 J1.08×104 J燈泡的實(shí)際功率P W60 W。[答案] 60 W4(新情境題,以電能表為背景,考查電功率、電能)當(dāng)李老師最后離開(kāi)計(jì)算機(jī)機(jī)房要去關(guān)閉總電閘時(shí)發(fā)現(xiàn)電能表(如圖所示)的轉(zhuǎn)盤(pán)仍在緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)。他用手表粗略地估測(cè)了一下1 min轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)了5 r。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)原來(lái)機(jī)房?jī)?nèi)還有20臺(tái)電腦顯示器處于待機(jī)狀態(tài)。請(qǐng)你估算1臺(tái)電腦顯示器的待機(jī)功率約為多大?并就此問(wèn)題聯(lián)系實(shí)際談?wù)勗谌粘I钪腥绾喂?jié)約用電?[解析] 20臺(tái)電腦顯示器消耗的電能W×3.6×106 J6×103 J1臺(tái)電腦顯示器消耗的電能W300 J1臺(tái)電腦顯示器的待機(jī)功率P W5 W節(jié)約用電要從小事做起,如平時(shí)不使用電視時(shí),最好要關(guān)閉電源,不要使其處于待機(jī)狀態(tài)。[答案] 見(jiàn)解析回歸本節(jié)知識(shí),自我完成以下問(wèn)題:1試寫(xiě)出空氣開(kāi)關(guān)的作用?提示:空氣開(kāi)關(guān)也叫空氣斷路器,只要電路中電流超過(guò)額定電流,它就會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)。2用電時(shí)發(fā)生火災(zāi)主要是什么原因造成的?提示:短路和過(guò)載。3為什么要節(jié)約用電?提示:可以減少能源消耗,還可以減少環(huán)境污染。 

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