電給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，但如果使用不當，可能會造成火災（ 圖 4-20）、觸電傷亡等事故。另外，在使用電能時必須要提高效率，以減少資源的浪費。如何避免用電事故的發(fā)生和資源浪費？本節(jié)將學習科學用電的有關知識。
家庭電路一般由兩根進戶線、電能表、保險設備、用電器、插座、導線、開關等組成。 進戶線分為火線和零線，火線和零線之間有 220 V 電壓，它們構成家庭電路的電源。電能表用來測量用戶在一定時間內(nèi)消耗的電能，保險設備用來保護電路。現(xiàn)在家庭電路一般會串聯(lián)空氣斷路器（ 圖 4-21），又名空氣開關，只要電路中電流超過額定電流，它就會自動斷開。
空氣開關除能完成接觸和分斷電路外，還能對電路或電氣設備發(fā)生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護。目前，有些地方還在使用閘刀開關和其他保險設備來實現(xiàn)對家庭電路的控制和保護。熔斷器（ 圖 4-22）就是一種常見的保險設備。熔斷器內(nèi)裝有熔絲（ 俗稱保險絲 ），每種熔絲都有額定電流，當電路中的電流超過一定值（ 通常為額定電流值的 1.5 ～ 2 倍 ）時，電流的熱效應就會使熔絲熔斷，從而起到切斷電流、保護電路及用電器的作用.
在家庭電路中還應安裝觸電保護器（ 圖 4-23）。觸電保護器中的電子線路能檢測到由于觸電或漏電所形成的其他電流通路引起火線與零線電流的微小差異，從而自動切斷電路，防止傷亡事故發(fā)生。
斷路、短路是家庭用電的常見故障。 斷路是由于導線沒有連接好、用電器燒壞或未安裝好等，使整個電路在某處斷開的狀態(tài)。發(fā)生斷路時用電器不工作，這種故障可用測電筆進行檢測。
短路是火線和零線直接接觸形成的。發(fā)生短路的原因可能是線路絕緣不良，也可能是操作不當。家庭電路中的電壓為 220 V導線的電阻一般只有幾歐，根據(jù)歐姆定律，短路時電路中的電流有幾十安，遠超過家庭電路的額定電流，所以發(fā)生短路時空氣斷路器會自動斷開，空氣斷路器控制的用電器都不能工作。空氣斷路器自動斷開時，未查明原因，不能合上。
火災和觸電是用電中較容易發(fā)生的安全事故。 用電時發(fā)生的火災主要是由短路和過載造成的。短路或過載導致電路中電流過大，根據(jù)焦耳定律 Q= I2Rt，此時線路會在較短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量能使絕緣層燃燒，甚至使金屬熔化，引起鄰近的易燃物質(zhì)燃燒，從而造成火災。短路點還可能直接產(chǎn)生電火花和電弧，引起燃燒。
為了避免用電事故的發(fā)生，了解一些安全用電的常識是非常重要的。例如，家庭電路的安裝應當符合安全用電的要求，避免一個插座同時插接多件較大功率的電器（ 圖 4-24）；不使用陳舊破損的開關及電線等；有金屬外殼的電器應按規(guī)定接地；要保護好電器的絕緣體，防止火線裸露，避免電器沾水或受潮；在開關、熔絲盒和電線附近，不要放置油類、棉花、木屑等易燃物品，以防發(fā)生火災；一旦聞到有橡皮、塑料燒焦的氣味，應立即拉閘停電，查明原因并妥善處理后才能合閘。萬一發(fā)生火災，要迅速拉閘斷電，不要帶電潑水救火，避免人體接觸家庭電路中的火線；不要靠近高壓帶電體。若發(fā)現(xiàn)有人觸電，不能直接接觸觸電的人，應當迅速切斷電源，或者用干燥的木棍、竹竿等將電線挑開，使其脫離電源，并及時施救。
全球電能的最主要來源是火力發(fā)電，在看似源源不斷的電能背后，消耗的是大量無法再生的化石能源。化石能源燃燒，內(nèi)能轉化為機械能、電能時，還會排放若干大氣污染 物。節(jié)約用電，不僅可以減少能源消耗，緩解能源緊張問題，還可以減少環(huán)境污染。
節(jié)約用電不能僅僅是一句口號，應該從生活中的一點一滴做起，從小事做起。由表 4-1 的相關數(shù)據(jù)可知，1 kW·h 電能的作用不容小覷。
列出你家中所有用電器的清單（ 包括照明燈具 ），查明各種用電器的額定功率，記錄每件用電器平均每周的用電時間，計算出每件用電器每周的用電量、所有用電器每周的用電總量，以及每周應付的電費。同時，從電能表中讀出本周開始和結束時的示數(shù)，比較實際用電量與你所計算出的用電量之間的差別。如果相差較大，試分析原因。 把你觀察、記錄和計算的結果與其他同學交流，并討論節(jié)約用電的具體措施。
某同學學習了家庭電路的知識后，在生活中更加注意觀察家用電器。（1）如圖（a）所示，他發(fā)現(xiàn)自己家洗衣機用的是三腳插頭，其銘牌上標有“10 A 250 V”字樣，其中的“10A”表示什么意思（2）他仔細觀察三只插腳，如圖（b）所示，又有新的發(fā)現(xiàn)：標有“E”字的插腳比其他兩腳稍長一些。他又查看了其他家用電器的三腳插頭，也是這種情況。這樣設計有什么好處？
2. 炎炎夏日，居民家里的空調(diào)、電風扇等持續(xù)運轉，大量用電器同時使用，往往會引起空氣斷路器“ 跳閘 ”。請你解釋原因并說出一條安全用電的注意事項。 3. 家庭用電中主要可采取哪些措施達到節(jié)約用電的目的？上網(wǎng)查查，再與同學交流。
4. 家庭電路的引線均有一定的電阻（ 幾歐 ），因此當家中大功率用電器如空調(diào)、電爐工作時，原來開著的電燈會變暗。下面通過一個簡單的測試，估算出家庭電路引線部分的電阻。如圖所示，用 r 表示家庭電路引線部分的總電阻，L 是一只額定功率為 P? 的普通家用燈泡，V 為電壓表，M 是一臺額定功率為 P? 的空調(diào)（P2 P?）。測試時，先閉合開關 S?，斷開開關 S?，測得電壓為 U?；再閉合開關 S?，測得電壓為 U?。試推導出估算 r的表達式。（ 設電源兩端電壓保持恒定，燈泡和空調(diào)均以額定功率工作 ）

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第4節(jié) 科學用電

版本： 魯科版 (2019)

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