家庭电路与安全用电学案

第五节家庭电路与平安用电[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念知道总空气开关和电能表，并了解其工作原理。知道家庭电路的组成，能解释相关的现象。科学思维理解总空气开关和电能表在电路中的作用，能根据实际用电功率选择熔丝或低压断路器，学会科学用电。科学探究通过对平安用电的探究，知道电路平安的知识及会正确选择，学会与他人合作，提高科学探究能力。科学态度与责任能体会科技开展对人类生活和社会开展的影响，能将平安用电和节约用电的知识应用于生活实际，知道保护环境科学用电的重要意义。知识点一家庭用电1．家用电器：(1)简称家电，包括电视机、空调机、电冰箱、洗衣机、录像机、音响系统、微波炉、电磁炉、电热水壶、电饭煲、电风扇、电暖器等。(2)家电的总体开展趋势是逐步实现数字化、智能化和网络化。(3)家电一般包含控制局部、工作局部和平安局部。控制局部用于控制家电的运转，工作局部是实现家电功能的核心，平安局部那么用于防止各种原因损害家电或者造成事故。2．家庭电路的组成：一般由供电线路、电能表、总开关、保险设备、插座、导线、用电器等组成，如下图：家庭电路示意图3．电能表：供电线路在接其他元件之前，首先接在电能表上。电能表用来测量用户在一定时间内消耗的电能。4．总空气开关：空气开关又叫空气断路器，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的装置。总空气开关安装在电能表之后，专线空气开关之前。5．插座：在家庭电路中插座是为了给可移动电器供电，分为固定插座和可移动插座，又可分为两孔插座和三孔插座，三孔插座的两个孔分别接火线和零线，另一孔是接地的，这样在把三脚插头插入时，会把用电器的金属外壳和大地连接起来。6．用电器：各用电器之间并联连接，使各用电器两端的电压均为220V，用电器的控制开关要接在火线上，不允许接在零线上，大功率家电需要用专线连接。空气断路器及触电保护器，都对用电平安有重大作用，因而电路中必须安装。1：思考辨析(正确的打“√〞，错误的打“×〞)(1)用电器的电功率越大，电流做功越多。(×)(2)功率是1kW的空调正常工作一小时所消耗的电能是1J。(×)(3)触电保护器可检测到触电或漏电。(√)知识点二平安用电和节约用电1．平安用电(1)电能表和供电导线应与所用的家电匹配。(2)为平安起见，最好使用固定插座。(3)电源插头应该与插座匹配。(4)使用三脚插头的电器比两脚插头的电器更平安。2．节约用电与环境保护(1)节约用电家用电器的选择要根据家庭人口和实际需要，不要盲目地追求大型化；应该参考能效标识，选择高能效节能产品，减少能源消耗和对环境的污染；合理配置照明电器，尽量选用发光效率高的节能光源。家电的使用应符合节约用电的原那么，养成良好习惯，例如电器停止使用时要及时切断电源等。(2)环境保护科学地回收和循环利用淘汰的家电，既可以减少环境污染，又能产生良好的经济效益。由于能源消耗使可利用的能源减少，所以要节约用电。2：思考辨析(正确的打“√〞，错误的打“×〞)(1)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。(×)(2)在选择电线时，应该使电线的平安电流稍大于最大正常工作电流。(√)3：填空小明家的限电器允许通过的最大电流是10A，他家有2个标有“220V40W〞的日光灯，4只标有“220V15W〞的灯泡，1个标有“220V1000W〞的热水器，1台合计起来有160W的电脑，1台制冷时耗电为140W的电冰箱，1台耗电为80W的电视机，1台标有“220V1200W〞的空调。请问：小明家的这些用电器不可以(选填“可以〞或“不可以〞)同时使用。考点1家庭电路组成如图为常用的插座，上面为两孔插座，下面为三孔插座。试探究：什么情况下要求用三孔插座？提示：三孔插座一般是用于金属外壳的用电器，比方冰箱等。金属外壳导电，有时由于漏电，使金属外壳上带电、很容易伤人，用三孔插座可以接地线，把漏的电导走，更平安。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，这是为了平安另外加接的。火线与地线之间的电压是220V，零线与地线之间的电压是0V。3．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)，×106J。千瓦时俗称度。【典例1】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思路点拨：(1)保险丝熔断是电流太大。(2)拉线开关中两根导线的线头相碰，开关不起作用。B[选项A过载可以引起保险丝熔断，A错误；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，D错误；选项C保险丝额定电流太小也可能使保险丝熔断，C错误；选项B中拉线开关线头相碰火线接通，不会使保险丝熔断，B正确。][跟进训练]1．关于家庭电路，以下说法正确的选项是()A．家庭电路采用的是电压为220V的交流电B．洗衣机、电冰箱等家用电器都使用三孔插座，是为了节约用电C．在家庭电路中，已有两盏灯正常发光，假设再翻开电视，那么电路中的总电流变小D．可以用铜丝代替保险丝，这样可以防止断电A[家用电路采用的是电压为220V的交流电，故A正确；使用三孔插座，是为了防止因漏电而发生触电事故，故B错误；在家庭电路中，并联的用电器越多，总电阻越小，家庭电路的电压220V不变，那么电路中的总电流变大，故C错误；铜丝不断电那么无法起到保护电路的作用，故D错误。]考点2平安用电及节约用电电路断路与短路有什么区别？为什么要防止短路？提示：断路是电路断开没有电流。短路是火线与零线直接相连，会有很大电流，易发生火灾等灾害。1．家庭平安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防止触电，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)防止短路：短路时电路中的电流非常大，轻那么电源、电线烧毁，重那么发生火灾，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多个大功率的用电器，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，坚持可持续开展。3．常见故障处理(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平安，手绝对不能接触笔尖的金属局部。(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。【典例2】现代家庭电器化程度越来越高，平安用电是一个十分突出的问题。下表提供了一组人的局部人体电阻平均值数据：测量工程完全枯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200kΩ×10－35kΩ手与脚之间300kΩ×10－48kΩ手与塑料鞋底之间800kΩ×10－410kΩ(1)从表中可看出枯燥时，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)假设对人的平安电流是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)，如下图，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？思路点拨：(1)在表格中查出对应的电阻数值，可算出倍数。(2)由欧姆定律I＝eq\f(U,R)可求出电流。[解析](1)n1＝eq\f(200kΩ,5kΩ)＝40，n2＝eq\f(300kΩ,8kΩ)≈38，n3＝eq\f(800kΩ,10kΩ)＝80。所以枯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[跟进训练]2．小明家新购微波炉一台，铭牌如下表所示，他家为此铺设了专用电线，此专用电线上应该安装额定电流为______的熔丝。eq\x(\a\al(电源：220V50Hz,额定功率：800W500W800W,.1))[解析]用电器的总功率为P＝(800＋500＋800)W＝2100W，由公式P＝UI得：I＝eq\f(P,U)＝eq\f(2100,220)A≈9.5A，即应选10A的熔丝。[答案]10A1．在台灯开关断开的情况下，把台灯插头插入插座时，室内其他电灯全部熄灭，保险丝熔断；有时是在台灯插头插入插座后，闭合台灯开关，室内其他电灯熄灭，保险丝熔断。引起这两种故障的最大可能是()A．前者是插座短路，后者是灯泡短路B．前者是插头短路，后者是灯泡短路C．两者都是插座短路D．两者都是插头短路B[家庭电路中的保险丝熔断，是由于电路中的电流过大引起。而产生电流过大的原因有两个：一是用电器总功率过大，二是发生短路。由生活常识可知台灯的功率一般较小，所以造成保险丝熔断的原因不会是因台灯的功率过大。由台灯插头未插入插座时，室内电灯正常发光可知插座处没有短路。在台灯开关断开的情况下，把台灯插头插入插座时，室内其他灯全部熄灭，保险丝熔断，这是由于插头短路引起；在台灯插头插入插座后，闭合开关室内其他灯熄灭，保险丝熔断，这是由于灯泡短路造成。由以上分析可判定选项B正确。]2．在家庭平安用电中，以下做法正确的选项是()A．使接线插板负载太大B．电器失火先断电源C．用钢丝代替熔断丝D．手抓电线拔出插头B[A项中负载过大可能烧坏接线插板，引起短路，甚至引起火灾，故A错误；B项中，发生火灾后，假设不先切断电源就用水浇灭电火，火会灭，但此时人假设接触到水，就会触电，发生更大的危险，即使是使用泡沫灭火器，也要先断电，因为泡沫也导电。所以遇到火灾时，先切断电源是正确的做法，故B正确；C项中，如果用钢丝代替熔断丝，当电路短路或者用电量增大了，不容易熔断，会造成火灾隐患，故C错误；用手抓电线拔出插头，容易把插头里面的线扯坏，有时会把绝缘层弄坏致使触电，故D错误。]3．某同学为测量家里一盏灯的实际功率，他只开亮这一盏灯，观察电度表转盘在3min内转了9转，假设每千瓦时该表转3000转，那么这只灯泡的实际功率为________。[解析]消耗的电能W＝eq\f(9,3000)××106×104J灯泡的实际功率P＝eq\f(W,t)＝eq\×104,3×60)W＝60W。[答案]60W4．(新情境题，以“电能表〞为背景，考查电功率、电能)当李老师最后离开计算机机房要去关闭总电闸时，发现电能表(如下图)的转盘仍在缓慢地转动。他用手表粗略地估测了一下。1min转盘转动了5r。经检查发现，原来机房内还有20台电脑显示器处于待机状态。请你估算1台电脑显示器的待机功率约为多大？并就此问题联系实际谈谈在日常生活中如何节约用电？[解析]20台电脑显示器消耗的电能W＝eq\f(5,3000)××106J＝6×103J1台