2020高中物理 第5章 第2节 家庭用电教案（含解析）鲁科版

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE19-学必求其心得，业必贵于专精第2节家庭用电学习目标知识脉络1．知道电路有两种基本连接方式，即串联和并联，了解串联电路和并联电路的特点，会连接简单的电路．（重点)2．了解家庭电路的组成．知道熔丝和低压断路器在电路中的作用，能根据家庭的实际用电功率选择熔丝或低压断路器．(重点）3．了解家庭用电中常见的一些故障及其原因,有排除简单故障的意识，能自己动手排除一些简单的故障．（难点）4．了解安全用电知识，具有安全用电的意识．知道家庭用电量的计算方法,能估算家庭的用电量，具有节约用电的意识，培养可持续发展意识。一、串联电路和并联电路1．电路的组成一个完整的电路应由电源、开关和用电器（或元件)组成．用电器不止一个,把多个用电器连接起来有两种基本的方式：串联和并联．2．串联电路(1）串联电路：在一个电路中把所有用电器(或元件）一个接一个地依次串接起来,电流只有一个通路．（2)三个基本特点①串联电路中各处的电流相等．②串联电路两端的总电压等于各部分电路的电压之和．U＝U1＋U2＋U3＋….③串联电路的总电阻等于各部分电路的电阻之和．R＝R1＋R2＋R3＋…。3．并联电路(1）并联电路：把用电器（或元件）并列地连接起来，电流有eq\a\vs4\al（多条通路），能用开关接通或切断整个电路和部分电路．(2）三个基本特点①各支路两端的电压相等．②干路中的电流等于各支路中的电流之和．I＝I1＋I2＋I3＋…。③并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和.eq\f（1，R)＝eq\f(1，R1）＋eq\f(1，R2)＋eq\f(1，R3）＋…。二、家庭电路与用电故障1．家庭电路的组成家庭电路一般由进户线、配电盘、室内导线、开关、插座、照明灯具和各种家用电器组成．2．熔丝的作用熔丝又称保险丝．当线路发生故障,电路中通过的电流过大时,熔丝会迅速熔断，以保护整个线路．3．低压断路器的作用低压断路器既具有一般开关的功能,又具有过载、短路自动保护功能,反应速度比熔丝快．4．家庭用电故障(1)故障分类按故障性质可分为线路故障和用电器故障两大类．按故障原因可分为短路、断路、漏电等．(2）故障特点①短路故障:如果用电器一接上去熔丝就熔断，通常是短路,当然也不排除负载过大的因素．②断路故障：如果熔丝、用电器都没有问题，而用电器不工作，则有可能是线路断路．③漏电故障：发现用电量比平时增加，建筑物带电、电线发热等现象，可能是某处电路漏电．三、家庭安全用电及节约用电1．人体触电后的危险程度取决于（1）电流的大小和通电时间．当触电电流和触电时间的乘积大于50_mA·s时，就会造成较严重的伤害，甚至死亡，我国规定30_mA·s为极限值．(2）电流通过的部位．电流通过心脏、大脑等重要器官危险性更大．(3）电压的高低．触及65_V以上的交流电就可危及生命，只有小于36_V的交流电才对人体比较安全．2．安全用电常识(1）湿手不接触带电设备,不用湿布擦带电设备，并且要防止用电器受潮．(2）使用家用电器时一定要仔细阅读说明书,特别是用电注意事项．移动家用电器时要断开电源．拔取电源线时,应当手持插头,切勿直接牵拉电源线，以免损坏电源线,或者造成接头脱落．（3）不能负载过大，否则容易导致危险．使用电热器具时要注意防止发生火灾．冬天使用电暖器时，人一离开就要停止使用．(4）遇到电气设备冒火，若一时无法判明原因,不得用手拔插头，拉闸刀开关，要借用绝缘工具拔下插头或拉开闸刀开关．(5)有金属外壳的家用电器一定要采用带保护接地的三孔插座．应在安装线路的同时敷设好接地线．3．随着工业的发展和家用电器的普及，电能危机已迫在眉捷．因此一定要注意节约用电．4．电功的国际单位是焦耳（J)，焦耳这个单位太小，通常用较大的单位千瓦时（kW·h)，1kW·h＝3.6×106J。千瓦·时俗称度．1．思考判断(1）并联电路中，当其中一个支路电阻增大时,电路总电阻减小．（×)（2)并联电路的总电阻等于各支路电阻的倒数之和．(×)（3）并联电路中，并联电阻的个数越多总电阻越小．（√）（4）选择熔丝时，应该使它的额定电流等于或稍小于电路的最大正常工作电流．（×）（5）在选择电线时，应该使电线的安全电流稍大于最大正常工作电流．(√)（6）当出现短路故障时，漏电保护器会自动切断电路．（×）(7）经过低压配电变压器输出的电压为380V/220V,对人是比较安全的．（×）（8)瓦特和焦耳都是电功的单位．(×）2．合作探究（1）我们生活中常见这样的现象:路旁的灯一个坏了,而其他的灯还亮，而家中的一串小彩灯一个坏了，整串都不亮了，这是为什么呢？【提示】所有的路灯是并联关系,一个灯坏了,只是一个支路断路，而其他支路仍是通路,其他灯还亮，而小彩灯是串联关系，一个灯坏,整个电路成了断路，所有灯都不会亮．(2)日常生活中常有人说：这只电灯真亮，是多少“度"的?以上说法对吗？如不对，应怎样说？【提示】不对，应该是多少瓦的。串联电路和并联电路1．串联电路(1)电压分配关系：各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比,即eq\f（U1，R1）＝eq\f(U2,R2)＝…＝eq\f(Un,Rn）＝I.(2）功率分配关系：各电阻消耗的功率跟它们的阻值成正比,即eq\f(P1，R1)＝eq\f(P2,R2）＝…＝eq\f(Pn，Rn）＝I2。（3）总功率等于各用电器消耗的功率之和，即P＝P1＋P2＋….2．并联电路(1)并联电路的电流分配关系是I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝U.（2）并联电路的功率分配关系是P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2.(3)总功率等于各用电器消耗的功率之和，即P＝P1＋P2＋…。【例1】电阻R1的阻值为6Ω，与电阻R2并联后接入电路中，通过它们的电流之比I1∶I2＝2∶3，则R2的阻值和总电阻的阻值分别是(）A．4Ω2。4Ω B．4Ω3。6ΩC．9Ω36Ω D．9Ω4。5ΩA［并联电路中通过各支路电阻的电流与它的阻值成反比，R1∶R2＝I2∶I1,所以R2＝4Ω。R1与R2并联的总电阻R＝eq\f(R1R2，R1＋R2）＝eq\f(6×4，6＋4)Ω＝2。4Ω。故A正确．]1．如图所示的电路中(电表均为理想表），开关S闭合后，电压表V1、V2的示数分别为2.6V、6V，则灯L1的电压为（)A．3。4V B．2.6VC．0。8V D．8.6VA［由图可知,两灯串联，电压表V2测电源电压，电压表V1测灯L2两端的电压，所以U＝6V,U2＝2。6V，又因为U＝U1＋U2，所以U1＝U－U2＝6V－2.6V＝3。4V．即L1两端的电压为3。4V．故选A。］2．由4个电阻连接成的混联电路如图所示．R1＝8Ω，R2＝4Ω，R3＝6Ω，R4＝3Ω.（1)求a、d之间的总电阻;(2）如果把42V的电压加到a、d两端,通过每个电阻的电流是多少？［解析］（1）由图可知Rcd＝eq\f(6×3，6＋3)Ω＝2Ω故Rad＝8Ω＋4Ω＋2Ω＝14Ω.(2)由欧姆定律知I＝eq\f（U，Rad）＝eq\f(42,14）A＝3A，此即为通过R1、R2的电流．设通过R3、R4的电流分别为I3、I4。则由并联电路电压相等得I3R3＝I4R4即6I3＝3I4而I3＋I4＝3A．解得I3＝1A，I4＝2A。【答案】（1）14Ω（2）3A3A1A2A家庭电路与用电故障1．家庭电路组成(1）一般组成框图(2)进户线①火线：火线跟零线间的电压是220V。②零线：零线是与大地相连的，正常情况下零线跟大地之间的电压是0V.③地线：在家庭里直接与大地相通的导线，这是为了安全另外加接的．火线与地线之间的电压是220V，零线与地线之间的电压是0V.2．故障处理（1)短路故障的处理：查明短路原因并排除故障后换上同样的熔丝，绝对不能换用比原来粗的熔丝或者其他材料的金属丝．（2）断路故障的处理：一般情况是接线螺丝松脱、电线接头处接触不良，导线断裂等．在确认电源没有停电的情况下，可以使用测电笔逐段排查断路点．使用测电笔时要注意安全，手绝对不能接触笔尖的金属部分．（3）漏电故障的处理：仔细检查灯座、吊线盒、开关、插座等容易漏电处,再检查电线连接处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容易受损的部位．【例2】小刚家中的几盏电灯突然全部熄灭了，检查保险丝发现并未烧断，用试电笔测试各处电路时,氖管都发光．他对故障作了下列四种判断，其中正确的是（）A．灯泡全部都烧坏B．进户零线断路C．室内线路发生短路D．进户火线断路思路点拨：家用电器都是并联连接，应用并联电路的特点分析．B［所有的灯都不亮，保险丝并未烧断，所以不是短路故障,应该是断路故障．用试电笔测试各处电路时，氖管都发光,只有火线才能使氖管发光，因此故障应是零线断路．本题答案为B.］3．家庭电路中的保险丝烧断了，下列做法中正确的是（）A．用钢丝代换B．为了保险，选择尽量粗的保险丝代换C．选择额定电流稍小于电路中最大正常工作电流的保险丝替换D．选择额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝替换D[用钢丝或尽量粗的保险丝代换时对电路不会起到保护作用；用小于正常工作电流的保险丝又使电路不能正常工作,故应选等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝，故选D.］4．家庭电路中的保险丝熔断了，以下原因中不可能的是（)A．使用的用电器总功率过大B．拉线开关中两根导线的线头相碰了C．保险丝的规格不符合规定的要求D．插座中的两根导线的线头相碰了B[选项A过载可以引起保险丝熔断；选项D插座中两根导线的线头相碰，发生短路，也会使保险丝熔断;选项C也可;选项B中拉线开关线头相碰火线接通,不会使保险丝熔断．]家庭安全用电及节约用电1．家庭安全用电必须注意以下几点（1)高度重视，谨防触电：接触、搬运电器时头脑中要时刻想着避免触电，不能大意,要定期检查用电器的插头，大功率用电器的插头极易因过热而损坏，更要注意．(2)避免短路：短路时电路中的电流非常大，轻则电源、电线烧毁，重则发生火灾，酿成大祸．从插座拔出插头时要手握插头,切勿用力拉扯电线，以免电线绝缘皮破损或插座接头脱落，形成短路．(3)电器金属外壳应该接地线．容易潮湿的电器如洗衣机等更要接地．(4)不要在同一插座上同时使用几个大功率的用电器，以免流过插座的电流太大，容易引起火灾，(5）不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等．2．节约用电（1)养成良好的用电习惯，记住随手关闭不使用的用电器．(2)节约用电，坚持可持续发展．5．现代家庭电器化程度越来越高,安全用电是一个十分突出的问题．下表提供了一组部分人的人体电阻平均值数据：测量项目完全干燥时出汗或潮湿时电阻电流（加220V)电阻电流（加220V）手与手之间200kΩ1.1×10－35kΩ手与脚之间300kΩ7.3×10－48kΩ手与塑料鞋底之间800kΩ2.8×10－410kΩ（1）从表中可看出干燥时电阻大约是潮湿时电阻的__________倍．（2）在空格中填入对人体加220V电压后的电流值．(3)若对人的安全电流是20mA以下，上述哪几项是十分危险的．(4)电路上有规格为10A的熔丝（俗称保险丝)，如图所示，用电器R的功率是1500W,这时通过熔丝的实际电流是多少？人体出汗或潮湿时，手脚触电,为什么熔丝不会断？[解析］（1)n1＝eq\f(200,5)kΩ＝40，n2＝eq\f(300，8）kΩ＝38，n3＝eq\f（800，10)kΩ＝80.所以干燥时电阻大约是潮湿时电阻的38~80倍．（2）潮湿时电流分别为:I1＝eq\f(220V,5kΩ）＝44mA，I2＝eq\f（220V,8kΩ)＝27。5mA，I3＝eq\f(220V,10kΩ)＝22mA。（3）由上述计算知，潮湿时导电电流都大于20mA，所以上述各种情况均有危险．(4)通过用电器R的电流IR＝eq\f(PR，U)＝eq\f(1500W,220V)＝6.8A，人的手脚触电时通过人体的电流I2＝27.5mA＝0。0275A,通过熔丝的总电流为I＝IR＋I2＝6。8275A〈10A，故熔丝不会熔断．［答案](1)38～80(2）44mA27.5mA22mA（3）潮湿时各种情况均有危险（4)见解析6．很多家用电器都有待机功能,比如，电视可以用遥控器关机而不必断开电源．这一功能虽给人们带来了方便，但电器在待机状态下仍有能耗．下表是小明家两台电器的数据统计．这两台电器每天待机共耗电________度．若能及时断开电源，他家每月可以节约电费__________元．（电价为0。5元/度,每月按30天计算)家用电器待机功率P/kW每天平均待机时间t/h彩色电视0。00820VCD0.01222[解析］彩电每天待机耗电:W1＝0.008×20度＝0.16度，VCD每天待机耗电:W2＝0.012×22度＝0.264度，总共每天耗电0。424度．若能及时断开电源，每月可节约电费：0．424×30×0。5元＝6。36元．[答案]0。4246.361．(多选）在图所示的电路中，通过电阻R1的电流I1是（)A．I1＝eq\f（U,R1＋R2） B．I1＝eq\f(U1，R1）C．I1＝eq\f（U2,R2) D．I1＝eq\f(U1，R1＋R2)ABC［串联电路中的电流I＝eq\f（U，R1＋R2），通过R1的电流I1＝eq\f（U1，R1），通过R2的电流I2＝eq\f(U2,R