第4节 科学用电
【学习素养·明目标】 物理观念：1.了解家庭电路的组成．知道空气断路器和熔断器在电路中的作用，能根据家庭的实际用电功率选择熔丝或低压断路器.2.了解安全用电，知道常见用电安全事故及原因．
科学态度和社会责任观：通过了解家庭用电和常见用电安全事故，树立安全用电和节约用电的社会责任感．
一、家庭用电
1．家庭电路一般由两根进户线、电能表、保险设备、用电器、插座、导线、开关等组成．进户线分为火线和零线，火线和零线之间有220 V电压，它们构成家庭电路的电源．电能表用来测量用户在一定时间内消耗的电能，保险设备用来保护电路．
2．现在家庭电路一般会串联空气断路器，又名空气开关，只要电路中电流超过额定电流，它就会自动断开．空气开关除能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护．
3．触电保护器中的电子线路能检测到由于触电或漏电所形成的其他电流通路引起火线与零线电流的微小差异，从而自动切断电路，防止伤亡事故发生．
4．断路是由于导线没有连接好、用电器烧坏或未安装好等，使整个电路在某处断开的状态．短路是火线和零线直接接触形成的．发生短路的原因可能是线路绝缘不良，也可能是操作不当．
二、安全用电
1．火灾和触电是用电中较容易发生的安全事故。用电时发生的火灾主要是由短路和过载造成的．
2．触电一般是人直接或间接接触带电体造成的．带电体的电压若高于36 V安全电压，人接触就会导致触电．人靠近高压带电体时，也可能导致触电．
三、节约用电
全球电能的最主要来源是火力发电，节约用电，不仅可以减少能源消耗，缓解能源紧张问题，还可以减少环境污染．
1．思考判断(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1 kW的空调正常工作一小时所消耗的电能是1 J．(×)
(3)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． (×)
(4)在选择电线时，应该使电线的安全电流稍大于最大正常工作电流． (√)
(5)当出现短路故障时，漏电保护器会自动切断电路． (×)
2．家庭电路中的保险丝烧断了，下列做法中正确的是( )
A．用钢丝代换
B．为了保险，选择尽量粗的保险丝代换
C．选择额定电流稍小于电路中最大正常工作电流的保险丝替换
D．选择额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝替换
D [用钢丝或尽量粗的保险丝代换时对电路不会起到保护作用；用小于正常工作电流的保险丝又使电路不能正常工作，故应选等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝，故选D.]
3．一只规格“220 V 1 000 W”的电炉，在220 V电压下，如果平均每天使用电炉2 h，求此电炉一个月(30天计)要消耗多少电能？
[解析] 当电压U＝220 V时，电炉消耗的功率是额定功率，
W＝Pt＝1 000×2×30×3 600 J＝2.16×108 J.
[答案] 2.16×108 J
家庭电路组成
1.一般组成框图
2．进户线
①火线：火线跟零线间的电压是220 V.
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0 V.
③地线：在家庭里直接与大地相通的导线，这是为了安全另外加接的．火线与地线之间的电压是220 V，零线与地线之间的电压是0 V.
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)，1 kW·h＝3.6×106 J．千瓦·时俗称度．
【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了
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了
B [选项A过载可以引起保险丝熔断；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；选项C也可；选项B中拉线开关线头相碰火线接通，不会使保险丝熔断．]
1．关于家庭电路，下列说法中正确的是( )
A．家庭电路采用的是电压为220 V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，若再打开电视，则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 [使用三孔插座，是为了防止因漏电而发生触电事故，故B错；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220 V不变，则电路中的总电流变大，故C错；保险丝不断电则无法起到保护电路的作用，故D错．]
2．(多选)小红家的限电器允许通过的最大电流是10 A，她家有2个标有“220 V 40 W”的日光灯，4只标有“220 V 15 W”的灯泡，1个标有“220 V 1 000 W”的热水器，1台合计起来有160 W的电脑，1台制冷时耗电为140 W的电冰箱，1台耗电为80 W的电视机，1台标有“220 V 1 200 W”的空调．请你通过计算判断：小红家的这些用电器可以同时使用吗？哪些电器可以同时使用( )
A．不能同时使用，灯泡、电视、空调、电脑、冰箱可以同时使用
B．不能同时使用，灯泡、日光灯、电视、冰箱、空调、电脑可以同时使用
C．不能同时使用，灯泡、热水器、空调可以同时使用
D．都能同时使用
AB [小红家最大可用电功率为2 200 W，而所有的电器都打开时总耗电功率为2 720 W，所以不能同时使用．热水器和空调合在一起恰好等于限电功率，打开任意一个小功率电器，只要不跟空调、热水器共同使用即可．]
安全用电及节约用电
1.家庭安全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避免触电，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)避免短路：短路时电路中的电流非常大，轻则电源、电线烧毁，重则发生火灾，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几个大功率的用电器，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，坚持可持续发展．
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安全，手绝对不能接触笔尖的金属部分．
(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．
【例2】 现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是一个十分突出的问题．下表提供了一组人的部分人体电阻平均值数据：
测量项目
完全干燥时
出汗或潮湿时
电阻
电流(加220 V)
电阻
电流(加220 V)
手与手之间
200
kΩ
1.1×10－3 A
5 kΩ
手与脚之间
300
kΩ
7.3×10－4 A
8 kΩ
手与塑料鞋底之间
800
kΩ
2.8×10－4 A
10
kΩ
(1)从表中可看出干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220 V电压后的电流值．
(3)若对人的安全电流是20 mA以下，上述哪几项是十分危险的．
(4)电路上有规格为10 A的熔丝(俗称保险丝)，如图所示，用电器R的功率是1 500 W，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？
[解析] (1)n1＝200 kΩ/5 kΩ＝40，n2＝300 kΩ/8 kΩ＝38，n3＝800 kΩ/10 kΩ＝80.所以干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＝220 V/5 kΩ＝44 mA，I2＝220 V/8 kΩ＝27.5 mA，I3＝220 V/10 kΩ＝22 mA.
(3)由上述计算知，潮湿时导电电流都大于20 mA，所以上述各种情况均有危险．
(4)通过用电器R的电流IR＝PR/U＝1 500 W/220 V＝6.8 A，人的手脚触电时通过人体的电流I2＝27.5 mA＝0.027 5 A，通过熔丝的总电流为I＝IR＋I2＝6.827 5 A<10 A，故熔丝不会熔断．
[答案] (1)38～80 (2)44 mA 27.5 mA 22 mA (3)潮湿时各种情况均有危险 (4)见解析
3．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．
电源：220 V 50 Hz
额定功率：800 W 500 W 800 W
生产日期：2 009.9.1
[解析] 用电器的总功率为：
P＝(800＋500＋800) W＝2 100 W，
由公式：P＝UI得，
I＝＝ A≈9.5 A，即应选10 A的熔丝．
[答案] 10 A
4．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(如图所示)的转盘仍在缓慢地转动．他用手表粗略地估测了一下.1 min转盘转动了5 r．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．请你算算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＝×3.6×106 J＝6×103 J
1台电脑显示器消耗的电能
W′＝＝＝300 J
1台电脑显示器的待机功率
P＝＝ W＝5 W
节约用电要从小事做起，如平时不使用电视时，最好要关闭电源，不要使其处于待机状态．
[答案] 见解析
1．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．在家庭安全用电中，下列做法正确的是( )
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，该做法错误，故A错误．B项中，发生火灾后，若不先切断电源就用水浇灭电火，火会灭，但此时人若接触到水，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，这种做法错误，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，所以这种做法不正确，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3 min内转了9转，若每千瓦时该表转3 000转，则这只灯泡的实际功率为 ．
[解析] 消耗的电能W＝×3.6×106 J＝1.08×104 J，
灯泡的实际功率P＝＝ W＝60 W
[答案] 60 W
课件47张PPT。第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电第4节 科学用电电能表保险设备火零电能空气断路器额定电流自动断开短路触电漏电连接好烧坏断开直接接触火灾触电短路过载直接间接36 V火力能源消耗环境污染××××√家庭电路组成度3.6×106安全用电及节约用电点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十六) 科学用电
(时间：15分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)
1．某同学自己在家看电视，突然发现电视机冒了烟，他采取的措施正确的是( )
A．马上跑到外面去喊人
B．立即断开电源，远离电视机，同时打开门窗
C．继续观察，看发生什么后果
D．心里害怕，自己走开了也不知怎么办才好
B [触电和用电设备发生故障时，首先是切断电源，避免由此引起的火灾，严禁用水扑灭．继续观察和外出喊人都会造成事故的发展．]
2．小明家的保险丝突然熔断，不可能的原因是( )
A．家用电器的总功率过大
B．导线绝缘皮损坏，火线、零线直接接触，造成短路
C．火线断路
D．灯座里的电线发生短路
C [保险丝熔断，说明干路中电流过大，A、B、D三项均有可能，C项火线断路电流变为零，不可能．]
3．如图所示，一盏电灯接在家庭电路中，当开关S闭合时，电灯不亮，用测电笔分别接触A、B、C、D时，发现A、B、C三点处测电笔的氖管发光，D点处测电笔的氖管不发光，则电路中的故障原因是( )
A．开关S接触不良
B．灯泡的灯丝断了
C．导线CD间有断路
D．无法确定
C [A、B、C三点发光，即三点和火线是连通的，断路处是C、D之间．]
4．下列插座中最适合有儿童的家庭使用的是( )
A B C D
B [家用电压为220 V，不是安全电压，图A、图C、图D均没有包住铜导线，不够安全，故选项B正确．]
5．从安全用电的角度出发，下列做法存在安全隐患的有( )
A．用电器金属外壳应该接地线
B．不要在同一插座上同时使用几个大功率用电器
C．要定期检查用电器插头，特别是大功率用电器插头
D．洗衣机、洗碗机等易潮湿用电器不用接地线
D [有电动机的家用电器、在潮湿环境中使用的电器、具有金属外壳的电器和其他规定使用接地的家用电器必须做好接地保护，否则外壳容易带电．多个电器接在同一插座上，当同时开启这些电器时，会造成瞬间电流很大，电压下降，影响电器正常工作，甚至因插座连接线超负荷而发热引起火灾．用电器插头如果破损，人体接触到破损部位容易造成触电事故，破损处容易造成短路事故．]
二、非选择题(本题共2小题，共20分)
6．(10分)很多家用电器都有待机功能，比如，电视可以用遥控器关机而不必断开电源．这一功能虽给人们带来了方便，但电器在待机状态下仍有能耗．下表是小明家两台电器的数据统计．这两台电器每天待机共耗电 度．若能及时断开电源，他家每月可以节约电费 元．(电价为0.5元/度，每月按30天计算)
家用电器
待机功率P/kW
每天平均待机时间t/h
彩色电视
0.008
20
VCD
0.012
22
[解析] 彩电每天待机耗电：
W1＝0.008×20度＝0.16度，
VCD每天待机耗电：
W2＝0.012×22度＝0.264度，总共每天耗电0.424度．
若能及时断开电源，每月可节约电费：
0．424×30×0.5元＝6.36元．
[答案] 0.424 6.36
7．(10分)某家庭要安装一套家庭供热水系统．所选用电热水器的技术参数中标有：“加热功率/电压3 800 W/220 V”．若需要为电热水器安装一个熔断器，参考下列数据并通过计算说明，应该选择多大直径的熔丝？
常用铅锡合金熔丝的技术数据(铅95%，锡5%)
额定电流I/A
2
2.6
3.3
4.8
7
11
15
18
22
直径d/mm
0.508
0.61
0.71
0.915
1.22
1.63
2.03
2.34
2.65
[解析] P＝3 800 W，U＝220 V，
I＝＝ A≈17.27 A，
查表可得，应选用直径为2.34 mm、额定电流为18 A的熔丝．
[答案] 2.34 mm
