人教版九年级物理 第十九章生活用电第2节家庭电路的基本组成（教学设计）

人教版九年级物理 第十九章 生活用电
第2节家庭电路的基本组成 （教学设计）
【课题】第2节 家庭电路的基本组成
【学习目标】
1. 知道保险丝和空气开关的作用和原理。
2. 知道测电笔的结构及应用。
3. 知道使用三线插头为什么安全及漏电保护器的原理。
4.了解家庭电路的组成及各部分电路元器件的作用。
【学习重点】
家庭电路的组成及各部分电路元器件的作用。
【学习难点】
漏电保护器的作用及其原理。
实验器材：保险丝的作用演示器、滑动变阻器、开关、导线、学生电源。
【新课导入】
问题：
家庭电路中电流过大容易引发危险，有没有一种装置能在电流过大时自动切断电路以起到保护作用呢？
【板书课题】第2节 家庭电路的基本组成
【新课学习】知识点一 电流过大的防护
一、熔断器（保险丝）
【演示】金属丝会熔断吗？
移动滑动变阻器的滑片，当电阻减小时，电流增大，铅锑合金丝会熔断，而铜丝没有熔断。
播放视频：保险丝的作用
【归纳总结】
长度、横截面积相同的铅锑合金丝的电阻比铜丝大得多，熔点比铜丝低得多。当电流过大时，铅锑合金丝由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护电路的作用。而铜丝、铁丝等在这种情况下不能起到保护作用。
人们利用铅锑合金这类材料制成了熔断器中的核心部件(俗称保险丝)。
不同规格的保险丝有不同的额定电流。当通过保险丝的电流小于或等于额定电流时，电路正常工作；当通过保险丝的电流大于额定电流并达到或超过熔断电流时，保险丝熔断，从而切断电路。
熔断器被广泛应用于高低压配电系统、控制系统以及用电设备中。
二、空气开关
在很多居民楼的供电线路中、目前常采用低压断路器对电流过大的电路进行保护。图中所示的是一种常见的低压断路器，又称空气开关。当电路中的电流过大时，空气开关自动断开（“跳闸”)切断电路。在找出电流过大的原因并把问题解决之后，重新接通空气开关即可。
【课堂练习】
【例题1】在装有额定电流为20A的保险丝的家庭电路中，已装有“220V 100W”的电视机2台，“220V 125W”的电冰箱1台，“220V 800W”的电饭锅1个，“220V 225W”的洗衣机1台，“220V 20W”的节能灯8盏，“220V 1000W”的空调2台。求：
（1）在电路中最多还能安装多大功率的用电器？
（2）若因电路出现故障，保险丝熔断了。现检修好电路后，手边只有额定电流为10A的保险丝，应该怎么办？
【解答】（1）电路允许的总功率P1=UI=220V×20A=4400W
现有用电器的总功率 P2=100W×2+125W+800W+225W+20W×8+1000W×2=3510W
电路还能接入用电器的功率为P=P1–P2=4400W–3510W=890W
（2）并联电路干路电流等于各支路电流之和，可以用两根额定电流为10A的保险丝并联接入家庭电路。
【例题2】（2025年四川遂宁中考题）小聪在家长的陪同下了解家庭电路，打开配电箱进行观察。配电箱的情况以及电能表的表盘如图所示，请根据安全用电常识以及图中信息选出正确的一项【 】
A. 可用湿抹布擦拭配电箱
B. 发现空气开关跳闸后应立即重新将其合上
C. 他家同时工作的用电器总功率不能超过8800kW·h
D. 他只让一个电热水壶工作，10s内电能表指示灯闪烁了3次，则该电热水壶的电功率为900W
【答案】D
【解析】A．湿抹布容易导电，用湿抹布擦拭配电箱容易发生触电事故；
B．空气开关跳闸后，应先排查故障，排出故障后再合上开关，否则可能再次跳闸或引发危险；
C．电能表参数 “220V 40A”，电路允许的最大总功率P=UI=220V×20A=8800W，不是8800kW·h，“kW·h”是电功的单位；
D．电能表 “1200imp/(kW·h)” 表示每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁1200次。指示灯闪烁3次，消耗电能
该电热水壶的电功率为
知识点二 相线和中性线的辨别
我国家庭电路的电压是220 V，在进户的两条输电线中，一条叫作相线(用L表示)，俗称火线；另一条叫作中性线(用N表示)，俗称零线。
为了避免触电事故的发生，知道进户线中哪条是相线、哪条是中性线非常重要。常用的方法是用测电笔来辨别判断。
如图所示的是一种测电笔的构造。氖管中充有稀薄的氖气，两端是两个金属电极。当电极间的电压达到一定值时，氖气会导电，氖管会发出红光。
使用时，手指按住金属笔卡，用笔尖接触被测的导线(手指千万不能碰到笔尖)。如果被测导线是相线，电流经过笔尖、电阻器、氖管、弹簧，再经过人体流入大地，相当于构成闭合电路，氖管就会发光。如果笔尖接触的是中性线，氖管中不会有电流，也就不会发光。
测电笔中电阻器的作用十分重要。氖管发光只需很小的电流，所以要在测电笔的电路中串联一个电阻很大的电阻器，其电阻约有106Ω.由于电流很小，所以使用测电笔时尽管有电流通过人体，也不会对人造成伤害。
测电笔的作用：辨别家庭电路的相线和中性线；检查电气设备的外壳是否带电。
测电笔的种类：钢笔式、螺丝刀式等。其他常见的测电笔还有LED彩光测电笔、数显式测电笔等。
播放视频：测电笔的使用
【想想议议】
如图所示， 额定电压为220V的电灯要能正常工作且需要开关控制通断，请从安全角度思考：应该如何将电灯和开关接入家庭电路中
用测电笔辨别出相线后，开关接入电路的方式有两种：一种是相线先连接开关，再连接电灯后与中性线相接；另一种是相线先连接电灯，再连接开关后与中性线相接。在维修、安装电灯时，手有可能会碰到灯座的金属部分或接线处，因此从安全角度考虑，控制电灯的开关要连接在相线和电灯之间。这样断开开关后，电灯接线处与相线断开，从而避免触电事故。
【课堂练习】
【例题3】（2025年广西中考题）某试电笔构造如图所示。正确使用试电笔时，手指按住笔卡，用试电笔的______部位接触导线的芯线，若氖管发光，则该导线是______（选填“火线”或“零线”）。
【答案】笔尖 火线
【解析】试电笔可以用来辨别家庭电路中的火线和零线，正确使用试电笔时，手指按住笔卡（笔尾金属体），用试电笔的笔尖部位接触导线的芯线，若氖管发光，则该导线是火线。若氖管不发光，则该导线是零线。
【例题4】（2025年山东威海中考题）家庭电路的部分电路如图所示，进户线_______（选填“甲”、“乙”）是火线；只闭合开关S1，L1正常发光，再闭合开关S2，L1马上熄灭，如果故障出在L2上，则可能是L2___________。
【答案】甲 短路
【解析】为了用电安全，开关应接在火线和电灯之间，由图可判断出甲是火线；只闭合开关S1，L1正常发光，再闭合开关S2，L1马上熄灭。由于并联电路中各用电器互不影响，能够彼此独立，所以L2不可能是断路。L2发生短路会造成整个电路短路，L1熄灭，所以故障可能为L2短路。
知识点三 保护线与漏电保护器的作用
一、保护线（地线）的作用
问题：家中有的插座有两个孔（两孔插座），一个孔接中性线，另一个孔接相线。有的插座有三个孔（三孔插座），相应的插头有三个脚。多出来的孔和脚是做什么用的呢
在三孔插座中，除两个孔分别接相线和中性线外，还有一个孔是跟大地连接的，也就是接在保护线(用PE表示，俗称地线)上。用电器上三脚插头中有一个脚是与用电器的金属外壳接通的。这样，当把三脚插头插在三孔插座里，在把用电器连入电路的同时，也把金属外壳与大地连接起来。万一用电器内部相线绝缘皮破损或失去绝缘性能，使金属外壳与相线接通而带电，电流也会从保护线流走，即使人体接触外壳，一般情况下也不会造成伤害。
归纳总结
两孔插座的左孔接中性线，右孔接相线；
三孔插座的左孔接中性线，右孔接相线，上孔接保护线（地线）。
用电器的三脚插头中有一个脚较长，是与用电器的金属外壳接通的。三脚插头插入三孔插座时，用电器金属外壳先接触保护线；插头拔出插座时，用电器金属外壳后脱离保护线。可避免人体接触带电金属外壳触电。
二、漏电保护器的作用
问题：虽然家用电器外壳接地对人有一定的保护作用，但是发生故障时并不能保证电路被及时断开，潜在的危险依然存在。有什么其他的保险措施可以避免这种问题呢？
一些家庭电路中还会在此基础上安装漏电保护器，它也是一种断路器。在出现以上漏电情况时，它会迅速切断电路。如果站在地上的人不小心接触了相线，电流经过人体流入大地，漏电保护器也会迅速切断电路，对人身起到保护作用。
【知识总结】
1．保护线，俗称地线，当三脚插头插在三孔插座里，它能把用电器的金属外壳与大地连接起来，万一用电器内部相线绝缘皮破损或失去绝缘性能，使金属外壳与相线接通而带电，电流也会从保护线流走。
2．漏电保护器是一种断路器。在出现漏电情况时，它会迅速切断电路，对人身起到保护作用。
【课堂练习】
【例题5】（2025年河南中考题）如图是家庭电路的一部分，三孔插座可单独工作，开关控制灯泡。请用笔画线表示导线，将对应的电路连接完整，并符合安全用电原则。
【答案】
【解析】家庭电路中，开关控制灯泡时，开关和灯泡串联，开关要接在相线（火线)与灯泡之间。这样连接，开关既能控制灯泡的通断，又能在灯泡损坏时，断开开关，切断相线（火线）和灯泡的连接，更换灯泡更安全；三孔插座的正确连接方法：上孔接保护线（地线），左孔接中性线（零线），右孔接相线（火线）。
【例题6】如图所示是安装了空气开关和漏电保护器的住宅内配电系统,它们都是安全用电的小卫士。当家庭电路中用电器的总功率过大或发生_______时,空气开关会自动断开,对电路起到保护作用;当站在地上的人使用插座时,不小心接触了火线,_______________会迅速切断电路,对人体起到保护作用。
【答案】短路 漏电保护器
【解析】空气开关跳闸切断电路的原因是家庭电路中的电流过大,电流过大是因为电路短路或总功率过大。
人接触相线（火线）后,电流通过人体流入大地,通过相线（火线）和中性线（零线）的电流不相等,漏电保护器会跳闸断开电路,对人起到保护的作用。
知识点四 家庭电路的基本组成
问题：根据家庭用电的实际情况，综合考虑用电安全等各方面因素，想一想：家庭电路应该有哪些基本组成部分？它们各自的功能是什么？
归纳总结
1．家庭电路的组成：进户线、电能表、总开关(含保险装置)、插座、用电器、导线等。
2．为了更加合理、安全地分配电能，根据实际用电需求，可将家庭电路规划为若干分支回路，由配电箱将导线引入各个房间内，进行供电。
【课堂练习】
【例题7】（2025年江苏南通中考题）如图为家庭电路的示意图，下列说法正确的是【 】
A. 电能表是用来测量电功的仪表 B. 空气开关能起到漏电保护作用
C. 照明灯与它所在支路开关并联 D. 三线插座的中间插孔连接零线
【答案】A
【解析】A．电能表是用来测量家庭电路中的用电器消耗电能多少、即电流通过家庭电路做功多少的仪表；
B．空气开关可以在电流过大时跳闸，自动切断电路以保护电路，也可当总开关使用，在更换用电器、维修电路时随时切断电路；漏电保护器一般是在电路发生对地漏电现象时才会自动跳闸，而电路中电流过大不会跳闸；
C．照明灯与它所在支路开关的连接方式是串联；
D．三孔插座中间的插孔接的是保护线（俗称地线），用电器的三脚插头插入三孔插座后，用电器的金属外壳和保护线连接，可以防止因金属外壳带电而发生人体触电事故。
【例题8】（2025年四川乐山中考题）小明在使用如图所示插线板的过程中发现：在开关断开时，插线板上的指示灯不发光，插孔不能提供工作电压；在开关闭合时，指示灯发光，插孔可以提供工作电压；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压。根据上述现象，下列电路连接方式合理的是【 】
A B C D
【答案】A
【解析】指示灯损坏时，开关闭合插孔也能提供工作电压。说明指示灯与插孔互不影响，指示灯和插座并联，开关接在并联电路的干路中，控制指示灯与插孔。
为了用电安全，用电器通过开关与火线相连，则开关的一端连接火线，指示灯的正极与插座的右孔相连后，再与开关的另一端连接，插座的左孔与指示灯的负极相连后再与零线相连，插座的上孔连接保护线（地线）。
【课后作业】练习与应用： 1、2、3、4、5、6题