家用电器中的物理

课件71张PPT。第二节
家用电器中的物理 煤油灯下，那段温馨岁月。冬日寒风中，父母的那份挚爱！白发老奶奶自强
不息的精神。不怕浓烟，别谈污染， 只求一饭。电在我家中： 随着科学技术的飞速发展，各种新型电器应运而生，使我们的生活发生了日新月异的变化。2、能量转化：将 转化为 。一、家用电器：1、使用电能进行工作的装置。电 能其他形式的能3、家用电器主要组成部分:
控制、工作、安全常用的家用电器： 电视机、电冰箱、录影机、洗衣机、录音机、电磁炉、音响系统、电热水器、电风扇、微波炉、空调、电饭煲、电磁灶、电吹风、吸尘器、空气净化机、手机等。家用电器的总体发展趋势：
——逐步实现智能化、数字化和网络化，并且越来越注重功能与环保之间的协调。家用电器的分类：1.按功能分：声像类、烹调类、清洁类、 制冷类、通信类等
2.按业界分：黑色家电、白色家电、小 家电等发展趋势——大屏幕、轻薄化、
高清晰度、低辐射。阴极射线管显示器液晶显示器等离子显示器背投显示器电视机：发展趋势——智能化、小磨损、低能耗、
去污强、容量大。波轮式：滚筒式：洗衣机：发展趋势——智能化、低能耗、低噪音、
人性化、环保型。单门冰箱：多门冰箱：电冰箱：发展趋势——智能化、低能耗、低噪音、
人性化、环保型。整体式：分体式：空调机：发展趋势——智能化、低能耗、多功能、
人性化、环保型。手机：发展趋势——智能化、低能耗、人性化。电风扇：3.分类：（1）直流电源二、电源：1.能持续供电的装置2.能量转化：其他形式的能转化为电能。 电力系统示意图（2）交流电源直流稳压电源的作用 将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。组成各部分功能变压器：整流：滤波：稳压：降压滤除脉动交流变脉动直流进一步消除纹波，提高稳定性。（3）交流变直流应用一、 洗衣机中的物理技术一、构造二、原理 在离心力的作用下在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物，在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。
当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。
由于洗衣桶形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。 三、在物理中的运用例1、正在脱水的洗衣机，当脱水桶转得很快时，洗衣机机身振动并不强烈，切断电源，脱水桶转动逐渐慢下来，到某一时刻t，洗衣机机身反而发生强烈振动，此后脱水桶转速继续变慢，洗衣机的振动也随之减弱，这种现象说明（ ）
A.在t时刻，洗衣机的惯性最大 B.洗衣机出现故障需要修理
C.在t时刻，脱水桶的转动频率与机身的固有频率相等，发生共振
D.脱水桶内所放的衣物太多C例2、人们在使用洗衣机进行脱水时，有时会遇到洗衣机不运转的故障，原因之一就是洗衣机的波轮被袜类、手帕等物品缠绕在波轮上，使其被卡住。如果长时间的让洗衣机通电，则很容易使其电机被烧坏。请简要说明其中的道理。解析 洗衣机正常工作时，电机运转，从而带动波轮运转。电能的绝大部分转化为机械能，而较小的一部分转化为电机内阻发热所产生的内能。而波轮被卡住时，电能全部转变为电机内阻发热所产生的内能，这样，洗衣机的电机很容易被烧坏。例3、一台国产XQB42－878型全自动洗衣机说明书中所列的主要数据如表。试根据表中的数据计算：
①这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流是多大？
②如果洗衣、脱水的累计时间为40min，则洗衣机耗电多少度？解析 ①由表格中数据可知，额定电压、额定功率分别为U=220V，P=400W，则
　　I=P/U=400/220A≈1.82A
　　②W=Pt=(400×10-3)kW×(40/60)h≈0.27kW·h=0.27度例4、全自动洗衣机中的水位开关是一个压力开关。其工作原理是利用开关内的空气随着水位上升所增加的压力，使开关动作，关闭水阀。在排水时，随着水位的下降，空气室内的压力随之下降，开关回复到初始位置。如图4所示，当水被注入洗衣桶后，其中的空气很快被封闭在左侧的小管中，随着水位的上升，被封闭的空气的压强将增大。通常桶内外液面差为h（15-35cm），求：
（1）被封闭的空气的压强p大约是多少？
（2）若橡胶膜片的半径为r=2.5cm，则压缩空气对橡胶膜片的压力F有多大？解析 （1）设水的密度为ρ=1×103kg/m3，标准大气压为p0=1×105Pa。被封闭的空气之压强数值可根据
洗衣桶的水位差及p=p0＋ρgh来确定。则
p1=p0＋ρgh1=1×105Pa＋1×103×9.8×15
×10-2Pa=1.015×105Pa，
p2=p0＋ρgh2=1×105Pa＋1×103×9.8×35
×10-2Pa=1.034×105Pa。
　　∴p的范围是1.015×105-1.034×105Pa。
　　（2）压缩空气对橡胶膜片的压力F可根据上一问的压强数值及F=ps来确定。
　　F1=p1s=p1πr2=1.015×105×3.14×
(2.5×10-2)2N=199.2N
　　F2=p2s=p2πr2=1.034×105×3.14×
(2.5×10-2)2N=202.9N
　　∴F的范围是199.2-202.9N。应用二、微波炉中学物理 MY2070EGZ1、能量的转化 从能量转化来讲,微波炉是把电能转化成电磁能,再由电磁能转化成内能(热能)。2、极化现象 通常情况下,有极分子是无序排列的。 若外加电场是交变的且频率很高,如频率是2 450 MHz的微波时,分子会反复交变极化,变化的速度达到每秒2450亿次,这就带来了分子间的快速碰撞、磨擦,从而产生热能。 3、波长 微波也是一种电磁波,国际上规定,用作微波炉的微波频率是915MHz和2450MHz两种,其中915MHz用于工业部门作烘烤、干燥、消毒等,2450MHz多用于家庭炊具,这样规定是为了避免干扰通讯电波。 4、电磁屏蔽 高强度的微波对人体有一定的危害,国际上规定微波炉泄漏微波量不得大于5 mW/cm2。微波炉在防泄漏方面的措施是根据物理学的电磁屏蔽,微波炉炉腔内壁是金属的,炉门观察窗的玻璃夹层中有金属丝网,整个炉腔就是一个金属屏蔽壳,微波是不能穿透金属屏蔽壳的。5、微波在炉腔里的传播特性直线性：
与可见光一样,微波在炉腔里是沿直线传播的。反射性：
微波在炉腔里传播,遇到金属物体时就会发生反射,就像可见光射到镜面发生反射那样。炉腔的6个面是金属的,微波在炉腔内来回反射,让食物充分吸收微波。吸收性：
微波会被含有水分的物体吸收而转化成热能。穿透性：
由于非金属不具备屏蔽作用,所以能够穿透如陶瓷、玻璃、塑料等非金属物体。6、器皿 熔点低不耐热的塑料容器、漆器等尽管微波穿透性好,但受热会变形、熔化,甚至会产生有害物质,所以不适合用。 所有金属器皿或金属坯胎的搪瓷器皿
对微波有反射,器皿中的食物很难接受到微波。 7、烹饪时间的估算食物烹饪时,所用的时间可以用下面简单的方法来估算。一般的家用微波炉每瓦每分钟可使食物产生热量
约:14.4×85%≈12.2(Cal) 例如：用一个输出功率为600 W的微波炉把500 g的鱼,从20℃的室温加热到100℃所需时间可这样求。
因为鱼含水分较多,比热容估计0.95 Cal/(g.℃),
代入上式t=500×0.95×(100-20)12.2×600≈5.2 min。
当然,并不是鱼达到100℃立即就熟的,还需要继续加热一段时间。8、为什么加热有些食物会爆炸 用微波炉给带皮的猪肉、鸭肉这些脂肪和胶质蛋白含量较高的食物加热时,食物往往会突然发生爆炸。 这是因为微波加热时,一方面脂肪和胶质蛋白含量较高的地方迅速凝固,把水分包裹在中间,另一方面水分受到微波的作用温度迅速升高并汽化。当压强达到一定程度就会发生爆炸。 另外还有完好的鸡蛋、没有剥去塑料包装的火腿肠、有完整外壳的坚果如白果类等,在微波炉中加热时有可能因内部压强过大而发生爆炸,应该把其外壳弄破或塑料外包装剥掉再加热。应用三、节能减碳一、教室里的节约用电：二、家庭节电：照明
提倡用日光灯 、节能灯。
日光灯具有发光效率高、光线柔和、寿命长、耗电少的特点 ，一盏14瓦节能日光灯的亮度相当于75瓦白炽灯的亮度，所以用日光灯代替白炽灯可以使耗电量大大降低．　　 普通的白炽灯寿命大约在1000小时左右，电流的热效应使白炽灯发出连续的可见光和红外线，此现象在灯丝温度升到430℃即可觉察，由于工作时的灯丝温度很高（2000 ℃ —3000 ℃ ），大部分的能量以红外辐射的形式浪费掉了，由于灯丝温度很高，蒸发也很快，所以寿命也大缩短了。节能灯主要紫外线激发荧光粉发光，由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右，比白炽灯工作的温度（2000 ℃ —3000 ℃ ）低很多，所以它的寿命也大提高，达到5000小时以上，由于它不存在白炽灯那样的电流热效应，荧光粉的能量转换效率也很高。一般来说，卫生间的照明每平方米2瓦就可以了；餐厅和厨房每平方米4瓦也足够了，而书房和客厅要大些，每平方米需8瓦；在写字台和床头柜上的台灯可用15至60瓦的灯泡，最好不要超过60瓦. 灯泡功率的应怎样选择才能达到既省电，又达到较佳的照明效果呢?(1)电冰箱应摆放在环境温度低，而且通风条件良好的地方，要远离热源，避免阳光直射，并且摆放时电冰箱顶部左右两侧及背部都要留有适当的空间，以利于散热。
(2)在取存食物时，要尽量减少开门次数和开门时间，因为只要轻易开一次冰箱冷空气逸散，压缩机就得多运转数十分钟，才能恢复冷藏温度，
电冰箱(3)严禁将热的食品放进电冰箱内，因为，热食品温度比较高，放进冰箱后，将会放热使箱内温度急剧上升，同时增加蒸发器表面结霜厚度，压缩机工作时间过长，耗电量增加。
电冰箱内的食物不要塞得太满，食物之间要留有空隙，以便冷气对流．准备食用的冷冻食物，要提前在冷藏室里慢慢融化，这样可以降低冷藏室温度，节省电能消耗．
蔬菜、水果等水分较多的食物，应洗净晾干，用塑料袋包好放入冰箱，以减少水分蒸发而加厚霜层，缩短除霜时间，节约电能。 (4)制作冰块和冷饮应尽量安排在晚间，因晚间气温较低，有利于冷凝器散热，同时，夜间不开门取放食物，压缩机工作时间短。
(5)定期除霜和清除冷凝器及箱体表面灰，保证蒸发器和冷凝器的吸热和散热性能良好，缩短压缩机工作时间，节约电能。
(6)在保证食物质量的前提下，根据季节变化，食物种类和数量多少，合理调整温度控制器，使电冰箱经常处于最佳工作状态。 (7)停电时，请减少开门次数，尽量不要再往里放食品，以减少冷量散失。
(8)调整电冰箱调温器旋钮是节电的关键。冬季调温旋钮转至“1 ”字，夏季调至“4”的位置。为了节电和便于休息，不影响睡眠，减少冰箱启动次数，还可利用夏季昼夜室内温差变化较大的特点，睡前把旋钮转到“1”字，白天再拨到“4”字位置。
每当环境温度高于10℃(有的是16℃)时，冬季补偿(节电开关)一定要关掉，防止增加开机时间和开停次数，造成不必要的浪费。 电风扇
一般扇叶大的电风扇，电功率就大，消耗的电能也多。
同一台电风扇的最快档与最慢档的耗电量相差约40%，在快档上使用1小时的耗电量可在慢档上使用将近2小时。
如400毫米电扇，用快档耗电量为60W，选用慢档只有40W。所以，在满足使用要求前提下，尽可能用中、慢档。空调
空调器的制冷量越大，制冷效果就越好．但空调是一种比较费电的产品，如果一味追求高速制冷，小房间买大空调，就会造成不必要的浪费；而过分考虑电费问题，又会带来“小马拉大车”的尴尬。所以，我们在选择空调的功率时，一定要“量房购买”。
一般可按下面公式计算房间所需的制冷量、制热量：制冷量＝房间面积×140W－180W；制热量＝房间面积×180W－240W（此公式系按层高2.5米的房间计算的，如房顶较高，应适当加大功率）．比如，一间15平米以下的居室，选择2300W（小一匹）至2500W（一匹）的空调即可．不过，具体情况还应根据房间大小、格局、朝向、楼层高低、房间保暖性、居住人数等因素决定，在朝阳、通风不畅或是外墙较多的房间，所选空调的功率就应适当放大。
１匹空调适合１２平方米左右的房间，１．５匹空调适合１８ 平方米左右的房间，２匹空调适合２８平方米左右的房间，２．５匹空调适合４０平方米左右的房间，３匹空调适合５０平方米左右的房间，５匹空调适合７０平方米左右的房间。
????空调室外机应安装在不受阳光直射的地点，保持风口气流畅通。制冷时应防止阳光直射屋内，室内避免使用发热器具。开启空调时，确保门窗紧闭，并定期清洗隔尘网。空调还可以和电扇同时使用，加速气流循环，提高制冷效果。带遥控功能的空调有８瓦左右的待机功耗，长时间不用空调，应切断电源。 1.张华在家看完电视后，习惯把遥控器一摁，就算把电视关了。有一次他发现电视机上还有一个指示灯亮着于是他想：这时电视机是否还在消耗电能呢？他设计了如下方案进行探究：让电视机处于待机状态，然后拔掉其它所有用电器的电源插头或关掉开关，记下时间和家中电能表的读数；3天后回到家中，再记下此时的时间和电能表的读数。记录数据如下表。
（l）张华外出这段时间里，他家的电视机消耗的电能是多少。
（2）张华家电视机在待机状态下消耗的电功率是多少W？
（3）某市人口共计约480万，估计有近60万台电视机，假设平均每台电视机每天处于待机状态15h，待机功率与张华家电视机相同，则每月（按30天计）共浪费的电能约为多少kw·h？（4）要显著降低电视机这种不正常的电能消耗，你认为应该采取什么措施？2.据气象台报道，黑龙江省今年的气温比往年高出一些，尤其是中考期间，参加中考的学生本来就被学习压的喘不过气来，天气还跟着作怪，许多考生的家长为了让自己的孩子有一个更加舒适的学习环境纷纷来到各大商场选购空调，小刚的妈妈特地买了一台冷热两用的空调安装在他的房间。这台空调的说明书中主要数据如下表所示。
（1）空调工作时应选图中 孔插座。
（2）空调正常制冷时电流为多少？连续正常制冷30min消耗的电能为多少？
（3）夏天由于空调使用较多，供电系统负荷增大，应如何使用空调有利于节能？（答出一点即可）3.为防止湿手扳开关造成触电事故，小宁同学为家中的灯暖型浴霸（冬季家庭洗浴时取暖用的电器）设计了一个温度自动控制装置，如图（甲）所示．其中半导体材料制成的热敏电阻阻值R1随温度变化的曲线如图 (乙）所示．已知继电器线圈电阻R2为20Ω，电源的压U恒为12V．浴霸共安装有4只标有"220V 250W"的灯泡，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，浴霸电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁铁被释放，浴霸电路闭合．求：
a.浴霸电路闭合时，通过浴霸的总电流．
b.若将此装置安放在浴室内，浴室内温度可控制在什么范围？
安全用电 安全是时时、事事、处处不能漠视的一、电流对人体的伤害 一般认为：电流通过人体的心脏、肺部和中枢神经系统的危险性比较大，特别是电流通过心脏时，危险性最大。所以从手到脚的电流途径最为危险。
触电还容易因剧烈痉挛而摔倒，导致电流通过全身并造成摔伤、坠落等二次事故。 主要原因有两种：直接或间接接触带电体以及跨步电压。直接接触又可分为单极触电和双线触电。 1、单线触电二、常见的触电原因 双线触电是指人体两处同时触及同一电源的两相带电体，以及在高压系统中，人体距离高压带电体小于规定的安全距离，造成电弧放电时，电流从一相导体流入另一相导体的触电方式，如图1.1-２所示。两相触电加在人体上的电压为线电压，因此不论电网的中性点接地与否，其触电的危险性都最大。
2、双线触电 当带电体接地时有电流向大地流散， 在以接地点为圆心，半径20 m的圆面积内形成分布电位。 人站在接地点周围，两脚之间(以0.8 m计算)的电位差称为跨步电压Uk，如图1.1-3所示，由此引起的触电事故称为跨步电压触电。高压故障接地处，或有大电流流过的接地装置附近都可能出现较高的跨步电压。离接地点越近、两脚距离越大，跨步电压值就越大。一般10米以外就没有危险。 3、跨步电压触电：三、防止触电的技术措施 1绝缘、屏护和间距
是最为常见的安全措施1、绝缘
它是防止人体触及绝缘物把带电体封闭起来。瓷、玻璃、云母、橡胶、木材、胶木、塑料、布、纸和矿物油等都是常用的绝缘材料。
应当注意：很多绝缘材料受潮后会丧失绝缘性能或在强电场作用下会遭到破坏，丧失绝缘性能。1绝缘、屏护和间距
是最为常见的安全措施2、屏护 ：
即采用遮拦、护照、护盖箱闸等把带电体同外界隔绝开来。
电器开关的可动部分一般不能使用绝缘，而需要屏护。高压设备不论是否有绝缘，均应采取屏护。3、间距
就是保证必要的安全距离。间距除用防止触及或过分接近带电体外，还能起到防止火灾、防止混线、方便操作的作用。在低压工作中，最小检修距离不应小于0.1米。1绝缘、屏护和间距
是最为常见的安全措施2接地和接零接地
指与大地的直接连接，电气装置或电气线路带电部分的某点与大地连接、电气装置或其它装置正常时不带电部分某点与大地的人为连接都叫接地。 这是用于小型电气设备或小容量电气线路的安全措施。根据欧姆定律，电压越大，电流也就越大。因此，可以把可能加在人身上的电压限制在某一范围内，使得在这种电压下，通过人体的电流不超过允许范围，这一电压就叫做安全电压。安全电压的工频有效值不超过50伏，直流不超过120伏。我国规定工频有效值的等级为42伏，36伏，24伏，12伏和6伏。3采用安全电压3采用安全电压 凡手提照明灯、高度不足2.5米的一般照明灯，如果没有特殊安全结构或安全措施，应采用42伏或36伏安全电压。
凡金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便、以及周围有大面积接地导体的环境，使用手提照明灯时应采用12伏安全电压。 4加强绝缘 加强绝缘就是采用双重绝缘或另加总体绝缘，即保护绝缘体以防止通常绝缘损坏后的触电。 四、电器火灾的防止 电器、照明设备、手持电动工具等有时会引起火灾，其原因通常是电气设备选用不当或由于线路年久失修，绝缘老化造成短路，或由于用电量增加、线路超负荷运行，维修不善导致接头松动，电器积尘、受潮、热源接近电器、电器接近易燃物和通风散热失效等。 五、触电急救与电气消防1. 解脱电源2. 脱离电源后的判断（４） 判断瞳孔是否放大。 （1） 判断触电者有无知觉。（2） 判断呼吸是否停止 。人工呼吸（3） 判断脉搏是否搏动。胸外挤压 口诀：张口捏鼻手抬颌，深吸缓吹口对紧；
张口困难吹鼻孔，5秒一次坚持吹。
3. 触电的急救方法（1）口对口人工呼吸法 具体做法是：（2） 人工胸外挤压心脏法人工胸外挤压心脏的具体操作步骤如下： 口诀：掌根下压不冲击，突然放松手不离； 手腕略弯压一寸，一秒一次较适宜。4、电气消防（1）发现电子装置、电气设备、电缆等冒 烟起火，要尽快切断电源。
（2）使用砂土、二氧化碳或四氯化碳等不 导电灭火介质，忌用泡沫和水进行灭火。
（3）灭火时不可将身体或灭火工具触及导 线和电气设备。