人教版九年级物理 第十九章生活用电第3节为家庭电路做设计（教学设计）

人教版九年级物理 第十九章 生活用电
第3节 为家庭电路做设计 （教学设计）
【课题】第3节 为家庭电路做设计
【学习目标】
1. 通过调查记录，获取家庭主要用电器的使用情况及功率信息，进而估算家庭总体用电需求。
2. 能够依据家庭实际用电需求以及用电器的使用环境等因素，科学合理地规划并设计出家庭电路的配电分支回路。
3. 基于各分支回路的用电情况，全面综合地考虑安全、经济成本等多种因素，正确地选择使用家庭电路中的断路器、导线等配电器材。
4. 通过展示交流，归纳生活中的安全用电原则，增强安全用电意识，提升跨学科实践能力。
【学习重点】
为家庭电路做设计方案。
【学习难点】
1.合理规划设计室内的配电分支回路。
2.家庭电路分支回路的功率和电流计算，判断导线和断路器选型是否合理。
【新课导入】
复习家庭电路的基本组成及各组成部分的功能作用，引入为家庭电路做设计的学习课题。
【板书课题】第3节 为家庭电路做设计
【新课学习】
项目提出
每个家庭的用电情况是不一样的。假如你家正在准备装修改造，请你根据家里的用电需求及前面的学习与研究，为你的家庭电路提出一个简单的设计方案，既能满足当前需求，又为未来留有余量，确保用电安全和效率。
项目分析
为了使家庭电路更加安全、合理，设计时你觉得应该主要考虑哪些因素呢
首先根据家里现有的用电器，初步估算家中的总体用电需求，然后合理规划并设计室内的配电分支回路。
最后对家庭电路中使用到的断路器、导线等配电器材进行选型，使器材之间相互匹配。
项目实施
1.调查家庭用电需求
调查并记录目前家中主要用电器的使用情况，阅读各个用电器的铭牌或说明书，重点关注它们的功率信息。
明确用电需求，为规划家庭电路的配电分支回路作准备。
【示例1】 家中客厅所有用电器及其功率
房间 用电器 额定功率/W 数量（个）
客厅 智能电视 200 1
空调器 3000 1
路由器 10 1
智能摄像头 10 2
插座备用 2200 1
家中卧室、厨房、卫生间所有用电器及其功率（调查填写）
房间 用电器 额定功率/W 数量（个）
卧室
厨房
卫生间
在调查统计时，要将现用的用电器和未来要购买或可能购买用电器的都统计上，避免电路设计好后，因未来增加用电器超负荷；如果不能确定用电器的功率，可上网查询。
2.合理规划配电分支回路
根据实际用电需求，结合家用电器的使用环境，设计家庭电路的分支回路或为家庭电路优化提出方案与建议。
为了能够更加合理、安全地分配电能以及方便操作，可以设置室内配电箱（如图所示），然后根据实际用电需求，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。
家庭电路设计遵循的原则
（1）照明和插座分开设计分支回路：照明和插座应分别设计为独立回路，以确保用电安全。
（2）空调单独设计分支回路：空调属于大功率设备，通常需要单独设计一个回路，尤其是柜式空调或中央空调。
（3）厨房和卫生间单独设计分支回路：厨房和卫生间的插座需要单独设计回路，因为这些区域的用电器（如微波炉、电热水壶、电热水器等）功率较高，且涉及用水，安全性要求更高。
如果家中有室内配电箱，请在家长指导下进行观察、看看目前家中有几条分支回路，每条分支回路开关的额定电流是多少。
按照使用环境规划各插座分支回路时需注意：
（1）空调器、电热水器等大功率用电器需单独设计回路，减小跳闸风险，且跳闸时便于检查检修。
（2）电冰箱、监控等需24小时不间断供电的用电器可单独设计回路，避免其他用电器更换、检修或空气开关跳闸时电冰箱将断电，导致食物变质。
（3） 所有照明灯可设计在同一回路，确保其他大功率用电器回路因故障断电时，照明灯回路仍能独立供电正常工作，并便于检修和更换灯泡。
【示例2】家庭电路配电分支回路的设计方案
图中的家庭电路分成了三条分支回路。
将照明与插座分为两条分支回路；
考虑到空调功率较大且用电时间较长，将空调插座与其他插座分开，另成一条专用分支回路。
每条分支回路都有专门的开关控制通断，在照明分支回路采用了空气开关，在插座分支回路加装了漏电保护器。
家庭电路插座分支回路也可以采用户型电路示意图。
【示例3】
家庭电路分支回路也可以采用列表形式。
【示例4】
分支回路 用电器及数量 总功率/kW
照明分支回路 节能灯12盏
插座分支回路1 洗衣机1台、电冰箱1台……
插座分支回路2 微波炉1台、电饭锅1台……
空调分支回路 空调2台
问题：不同供电线路所用导线和断路器的规格是否相同？如何选购呢？
为家庭电路分支回路选择合适的断路器
断路器的选择原则： 断路器的额定电流略大于分支回路的最大总电流。
【示例5】若厨房分支回路最大总功率为4000W，回路中的电流
厨房分支回路应选择安装起跳的额定电流为20 A（C20）的断路器。
选择的断路器起跳的额定电流过大，电流过大时不跳闸，对电路不起保护作用。
在人体容易接触用电装置的分支回路安装漏电保护器，在出现漏电或人体触电时，它会迅速切断电路，对人身起到保护作用。
【想想议议】
通常情况下，导线的横截面积越大，长时间通电时所允许的最大安全电流也会越大。
（1）根据设计的家庭电路各条分支回路的用电情况，总功率大的分支回路要选粗一些的导线，还是细一些的？
总功率大的分支回路要选粗一些的导线。线越粗，横截面积越大，能够承载的电流越大。
（2）家庭电路中的供电导线是不是横截面积越大越好？在选择导线时，除了安全因素，还要考虑哪些因素？
不是。横截面积大的导线虽负载功率大，但成本高、安装布线困难。因此，在满足安全负载功率要求的前提下，选择横截面积合适的导线可兼顾安全性与经济性。
【示例6】依据分支回路选择供电导线
若厨房分支回路最大总功率为5.5kW，由P=UI得，厨房分支回路最大正常工作电流
铜线规格/mm2 载流量范围/A 应用场合
1.5 8 15 照明，小家电
2.5 16 25 普通插座（电视、冰箱）
4.0 25 32 厨房插座、壁挂空调、电热水器
6.0 32 40 入户线、中央空调
查表可知应选用4.0mm2 的导线。
展示交流
完成设计方案后，同学之间进行展示与交流，互检方案的可行性与安全性。对设计的方案进行评估。最后，通过对家庭电路做设计，谈谈对家庭电路的认识以及对安全用电的体会。
生活用电中安全用电的原则
1.尽量不同时使用多个大功率用电器；
2.不接触低压带电体，不靠近高压带电体；
3.更换灯泡、搬动用电器前应断开电源开关；
4.不弄湿用电器，不损坏绝缘层；（保持绝缘部分干燥，防止绝缘部分破损）
5.保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
……
结合家中用电器的调查和使用情况，尝试分析家庭用电的安全隐患。
①大功率用电器是否设计独立回路？分支回路功率是否超限？
②三孔插座、两孔插座位置设置是否合理，如带金属外壳的用电器旁 安装普通两孔插座？
③空气开关和漏电保护器是否安装混淆，如浴室（卫生间）、厨房、潮湿空间、 低处插座等易触电回路安装空气开关？
家庭电路中安装了各种保险装置，但是仍有可能出现故障。因此，思想上要有安全用电意识，行动上要遵守安全用电原则。只有这样，我们才能享受电所带来的便利。
【课后作业】
观察了解家中的室内配电箱，看看目前家中有几条分支回路，每条分支回路开关的额定电流是多少。