第二章 电路及其应用
9 家庭电路
基础过关练
题组一 家庭电路
1.(多选题)下列说法正确的是( )
A.家庭电路里一般有火线、零线和地线
B.漏电保护开关可以保护用电器的安全
C.大功率家电需要专线供电
D.家庭耗电量由电能表测得
2.关于家庭用电,下列做法中正确的是( )
①在卫生间选用防水开关
②在儿童能触及的范围内,采用带防护门的插座
③让电视机长期处于遥控待机状态
④多个电器方便地接在同一移动插座上
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
题组二 安全用电
3.普通照明电路的一只白炽灯灯泡不发光了。电工师傅在检修时,拧下灯口的上盖,露出了两个接线柱,然后用验电笔分别去接触两接线柱,结果发现,两接线柱都能够使验电笔的氖管发光,根据这一现象,电工师傅就断定了故障的性质及发生故障的部位。以下说法中你认为正确的是( )
A.短路,短路处必在灯口内
B.短路,短路处必在跟灯口连接的两根电线之间
C.断路,必是跟灯口连接的两根电线有一根断了,且断掉的那根是零线,而灯泡的钨丝肯定没有断
D.断路,必是灯泡的钨丝断了,而不是连接灯口的电线断了
4.下列关于安全用电的说法中正确的是( )
A.所有家用电器的外壳一定要接地
B.低压电器和高压电器设备都可以接近,但不能接触
C.控制电灯的开关一端跟电灯连接,另一端必须接在火线上
D.准备接大功率用电器的插座,必须在通插座的火线上和零线上各装一根保险丝
5.小明经过一番努力,终于把家里的主要电器工作时消耗的电功率情况基本摸清:空调柜机2 700 W,挂机1 300 W×2,微波炉1 400 W,电磁炉1 900 W,洗衣机300 W,电冰箱120 W,电视机100 W×2,台式电脑150 W,照明灯具130 W,其他不常用的如电熨斗、电吹风、吸尘器等未计入。请计算一下,他家的主输电线的横截面积应该选用多大的
不同规格铜芯导线允许通过的电流
横截面积/mm2 直径/mm 25 ℃时的载流量/A
1.5 1.38 18
2.5 1.78 26
4 2.25 38
6 2.76 44
10 1.30×7 80
注:载流量较大的导线常用多股铜线。例如横截面积为10 mm2的导线就是7股。每股直径为1.30 mm。
答案与分层梯度式解析
9 家庭电路
基础过关练
1.ACD 2.A 3.C 4.C
1.ACD 漏电保护开关的作用是防止触电或漏电,B说法错误,正确的说法是A、C、D。
2.A 在卫生间选用防水开关,能够较好地防止触电事故的发生,故①正确;采用带防护门的插座可避免儿童将手指插入插孔从而引起触电事故,故②正确;让电视机长期处于遥控待机状态,浪费电能,故③错误;多个电器接在同一移动插座上,当同时开启这些电器时,会造成瞬间电流很大,因移动插座连线超负荷发热,可能引起火灾,故④错误。选A。
3.C 两接线柱都能使验电笔的氖管发光,说明零线断路,且火线经用电器与零线的另一接线柱相连,即灯丝没断,故C正确。
4.C 有电动机的家用电器和规定使用接地的家用电器、具有金属外壳的电器必须做好接地保护,否则外壳容易带电,一般家用电器外壳不需要接地,A错误;低压电器可以接近,但不能接触带电部位,高压电器设备不能接近,更不能接触,因为高压电器设备周围电场很强,人体接近时容易产生高压电弧触电,B错误;开关应安装在火线与用电器之间,保险丝应串联在电源线的火线上,C正确,D错误。
5.答案 使用横截面积为6 mm2的铜芯导线
解析 所有用电器同时启动时消耗的总功率为P=9 500 W
干路的电流为I= A≈43.2 A
从表中查到,应该使用横截面积为6 mm2的铜芯导线。
2(共16张PPT)
知识点 1 输电线横截面积与允许通过电流的关系
9 家庭电路
知识 清单破
1.虽然输电线电阻与用电器的电阻相比较小,但它在通电过程中仍然要产生一定的焦耳热,从
而使得温度升高。如果温度升高过多,就会造成输电线的绝缘外皮老化,绝缘性能下降,从而
造成漏电,容易发生人身伤害事故。
2.根据R=ρ 可知,对于长度一定的导线来说,横截面积越小,电阻越大,为了用电安全,对于某
种规格的导线,其允许通过的电流要有所限制。根据所有用电器消耗的总功率,可以计算出
干路的电流,再根据电流的大小,选择合适的导线横截面积。
1.一般来说,人体的电阻可分为体内电阻和体表电阻两部分。其中体内电阻大约为500 Ω,受
环境影响较小;而体表电阻则受环境影响较大;当人体触电时,靠自身的力量能摆脱电源的电
流值是30 mA以下,在这种情况下,保证人体安全的电压值为15 V。
2.我国规定的安全电压等级共5级,分别为42 V、36 V、24 V、12 V、6 V,适用于不同场合,
其中36 V是一般情况下使用的标准;特别恶劣的情况,如在金属容器内、特别潮湿处等特别
危险环境中使用的手持照明灯要采用更低电压12 V;水下等作业场所的手持照明灯具应采用
最低电压6 V。
知识点 2 有关安全用电的几个问题
3.家庭电路安全防护措施
(1)安装可靠的接地线
在接地线连接良好的情况下,电器的金属外壳与大地的电势相等,人就不会发生触电事
故了。
(2)过载保护和漏电保护
低压断路器,又名自动空气开关,它代替闸刀开关控制电路的通断,还兼有防止电流过大
以及漏电保护等多种功能,是低压配电网中一种重要的保护电器。
1.尽量使用节能的电器。
2.合理使用空调。
3.较长时间不使用的电器,请关闭电源。
知识点 3 节约用电
1.家庭电路中,如果同时使用的用电器过多,可能发生什么故障
2.平时常说“低压电器可以靠近,但不能接触;高压电器设备不可以接近”,其中不可以接近
高压电器设备的原因是什么
3.洗衣机的金属外壳为什么要接地
4.遇到用电器冒火,若一时无法判明原因,最好的解决方法是什么
知识辨析
一语破的
1.可能导致电线温度升高过多,造成绝缘外皮老化烧坏,从而漏电。
2.因为高压电器设备周围电场很强,人体接近时容易产生高压电弧触电。
3.洗衣机的金属外壳接地是为防止外壳漏电发生触电事故。
4.借用绝缘工具拔下插头或拉开闸刀开关。
学科素养 题型破
讲解分析
1.闭合电路涉及的几种功率
(1)电源的功率
①电源的功率一般指电源将其他形式的能转化为电能的功率,也称为电源的总功率,计算式
为:
P=IE(普遍适用),P= =I2(R+r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)。
②电源内阻消耗的功率P内:电源内阻的热功率,也称为电源的损耗功率,计算公式为P内=I2r。
③电源的输出功率P出:外电路上消耗的功率,计算式为P出=IU外(普遍适用),P出=I2R= (只
适用于外电路为纯电阻的电路)。R与r越接近,电源的输出功率越大,当R=r时,电源的输出功
题型 闭合电路的功率问题
率最大。
(2)定值电阻的功率
定值电阻的功率P定=I2R,R为定值电阻,P定只与电流有关,当R外最大时,I最小,P定最小;当R外最小
时,I最大,P定最大。
(3)变化电阻的功率
利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻r',则变化电阻的
功率就是等效以后的电源的输出功率,故当R变=r'时,P变有最大值。
如图所示,R1为定值电阻,R2为电阻箱,E为电源的电动势,r为电源的内阻。
①当R2最小时,定值电阻R1的功率最大,电源内阻的功率最大;
②当R1+R2=r时,电源的输出功率最大;
③当R2=R1+r时,变化电阻R2的功率最大。
上面的结论都是在电源的内电阻r不变且外电路为纯电阻电路的情况下适用。
2.解决最大功率问题应注意的两点
(1)在电源的内电阻r不变时,电源的输出功率(即外电阻消耗的功率)随外电阻的变化不是单
调递增或递减的,存在极值。如图所示,当外电阻等于内电阻时,输出功率达到最大值。
(2)如果一个电路的外电阻固定不变,当电源的内电阻r发生变化时,电源的输出功率随内电阻
r的变化是单调递减的,P出=I2R= ,内电阻r减小,输出功率增大,当内电阻最小时,输出功
率最大(此情况下,当内电阻等于外电阻时,内电阻消耗的功率最大)。
3.图像问题中的功率
(1)电源的U-I图像
坐标U、I的乘积表示电源的输出功率。
(2)电阻的U-I图像
坐标U、I的乘积表示电阻消耗的功率。
(3)两图线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点,即将电阻接在该电源上时,电阻中的电
流和两端的电压,此交点横、纵坐标的乘积表示了电源的输出功率和电阻消耗的功率。
典例呈现
例题 如图所示,已知电源电动势为6 V,内阻为1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω,R为电阻箱。闭合开关
后,
(1)要使R0消耗的电功率最大【1】,R应取多大阻值,R0消耗的电功率最大值为多少
(2)当电阻箱R的读数为多少时,电阻箱R消耗的功率最大【2】,这个最大值为多少
(3)当电阻箱R的读数为多少时,电源的输出功率最大【3】,这个最大值为多少
信息提取 【1】R0为定值电阻,流过的电流越大,R0消耗的功率就越大。
【2】电阻箱R消耗的功率不是电源的输出功率。
【3】电源的输出功率指的是保护电阻R0和电阻箱R消耗的功率之和。
思路点拨 (1)R0为定值电阻,当流过它的电流最大时,R0消耗的功率最大。
(2)当R=r'=r+R0时,电阻箱R消耗的功率最大【4】。
(3)当内阻等于外电阻时,电源的输出功率最大【5】。
解析 (1)R0是定值电阻,消耗的电功率P0=I2R0= R0
当R=0时,P0最大,P0max= R0=8 W。(由【1】得到)
(2)把保护电阻R0和电源内阻等效成内阻,即r'=r+R0=1.5 Ω
当R=r'时,R消耗的功率最大,PRmax= R=6 W。(由【2】【4】得到)
(3)电源的输出功率
P出= R外=
当R外=r时,P出最大,即R+R0=r(由【3】【5】得到)
则R=0.5 Ω时,P出max= =9 W
答案 (1)R=0 P0max=8 W
(2)R=1.5 Ω PRmax=6 W
(3)R=0.5 Ω P出max=9 W
素养解读 本题以简单的串联模型为依托,考查电源的功率、外电路的功率问题,涉及数学
知识中的极值问题,体现科学思维素养。
