课件15张PPT。第4节 科 学 用 电 一、家庭用电
【思考】
什么是电线短路,发生短路的原因是怎样的?
提示: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。1.家庭电路的组成:
家庭电路一般由两根进户线、_______、保险设备、用
电器、_____、导线、开关等组成。
2.空气断路器:
空气断路器,又称空气开关,只要电路中的电流_____额
定电流,它就会自动断开。电能表插座超过3.熔丝的作用:
熔丝,又称保险丝。当线路发生故障,电路中通过的电
流过大时,熔丝会迅速_____,以保护整个线路。熔断4.触电保护器:
如图所示,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的_________变化,
从而自动切断电源,防止事故发生。微小电流二、安全用电
【思考】
有金属外壳的家用电器,怎样选择插座,为什么?
提示:有金属外壳的家用电器一定要采用带保护接点的三孔插座。应在安装线路的同时铺设好接地线,以防漏电。1.短路的危害:
短路或过载导致电路中的电流过大,根据Q=____,此电
路在短时间内产生大量的热量,烧坏用电器,造成火灾。I2Rt2.大功率电器的危害:
当使用大功率电器时,由 知,电压220 V不变,功率
变大,电流变大,线路中损失的电压变大,从而使用电器
两端的电压变小_________工作。不能正常3.人体触电:
触电一般是人直接或间接接触带电体造成的。触及65 V以上的交流电就可能危及生命,只有小于36 V的交流电才对人体比较安全。4.安全用电常识:
(1)湿手_______带电设备,不用湿布擦带电设备,并且
要防止用电器受潮。
(2)使用家用电器时一定要仔细阅读_______,特别是用
电注意事项。移动家用电器时要断开电源。拔取电源
线时,应当手持插头,切勿直接牵拉电源线,以免损坏电
源线,或者造成接头脱落。不接触说明书(3)不能负载过大,否则容易导致危险。使用电热器具
时要注意防止发生火灾。冬天使用电暖器时,人一离开
就要_________。
(4)遇到电气设备冒火,要迅速_________,不要带电泼
水救火。
(5)若有人触电,不能直接接触触电的人,应迅速切断电
源,或用_____的木棒、竹竿将电线挑开。停止使用拉闸断电干燥5.下列说法正确的是_______
(1)当出现短路故障时,漏电保护器会自动切断电路。
(2)经过低压配电变压器输出的电压为36 V时,对人是
比较安全的。
(3)瓦特和焦耳都是电功的单位。
(4)为了用电安全,家庭中应避免使用超大功率的用电
器。(2)(4)三、节约用电
1.节约用电,可以减少_____消耗,缓解能源紧张问题,
还可以减少环境污染。
2.节约1 kW·h的电能意味着节约了0.4 kg煤、_____
净水,减少排放0.272 kg碳粉尘、0.015 kg
_________。?能源4L氮氧化物3.节电意识:不要让家电长期处于_____状态,冰箱不要
塞满食物,冬季空调温度不要设置_____,夏季不要设置
_____。待机过高过低温馨提示：
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关键能力·素养形成
一 家庭电路和用电故障
1.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。
2.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。
【典例示范】
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
【素养训练】
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
【解析】选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若保险丝的额定电流小于电路中的最大正常工作电流,电流通过保险丝会使保险丝熔断;选项B中拉线开关线头相碰火线接通,不会使保险丝熔断。
【补偿训练】
1.如图所示,闭合电键S后,发现电灯L不亮,且保险丝没有熔断。某同学测试灯头的两根电线C、D,发现这两处都能使测电笔的氖管发光,再用测电笔测试火线A和零线B时,氖管在测火线A时能发光,在测零线B时不发光。那么可以判定故障是 ( )
A.火线和零线短路
B.电灯L短路
C.电线AC段某处断路
D.电线BD段某处断路
【解析】选D。用排除法来判断,如果火线和零线短路或电灯L短路,都会使电路中电流过大,造成保险丝熔断,故A、B不符合题意;若AC段某处断路,会使C与火线脱离接触,就不会使测电笔的氖管发光,而BD段某处断路一方面造成灯泡不能发光,另一方面D点通过灯丝与火线连通,能使氖管发光。
2.小宇同学准备检查生活用电线路是否有问题,他先断开所有用电器和总开关,然后将火线上的保险丝取下,换上一只额定电压为220 V的灯泡,闭合总开关,发现灯泡正常发光。由此判新 ( )
A.线路安装完全正确,因为灯泡正常发光
B.线路安装不正确,电路中有短路
C.线路安装不正确,电路中有断路
D.仅由此不能判断线路是否有问题
【解析】选B。保险丝与用电器是串联连接的,将火线上的保险丝取下,换上的灯泡与电路中原来的用电器也是串联的。如果原来的电路没有问题,那么它们的总电压是220 V,这个换上的灯泡因实际电压低于额定电压而不能正常发光,现在发现这个换上的灯泡正常发光,说明它的电压就是220 V,也就是原来的用电器两端电压为零,即电路中有短路。
二 家庭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)避免大功率电器同时使用: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,引起火灾。
(5)避免火灾: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。
【思考·讨论】
日常生活中常有人说:这只电灯真亮,是多少“度”的?这种说法对吗?如不对,应怎样说? (物理观念)
提示:不对。度是能量单位,应该说是多少瓦的。
【典例示范】
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。下表提供了一组部分人的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==40,n2=≈38,n3==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==44 mA,
I2==27.5 mA,I3==22 mA。
(3)由上述计算知,潮湿时电流都大于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===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
【素养训练】
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
【解析】选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。
【补偿训练】
1.(多选)关于安全用电,下列说法正确的是 ( )
A.灯头、插座、开关等的带电部分绝对不能外露
B.不要乱拉乱接电线
C.保险丝可以用铜丝、铝丝或铁丝代替
D.检修或调换灯头,要使开关断开,以防触电
【解析】选A、B、D。用电线路及电气设备绝缘必须良好,灯头、插座、开关等的带电部分绝对不能外露,以防触电,则A正确;不要乱拉乱接电线,以防触电或发生火灾,则B正确;保险丝选用要合理,切忌用铜丝、铝丝或铁丝代替,以防发生火灾,C错误;检修或调换灯头,即使开关断开,也切忌用手直接触及,以防触电,D正确。
2.某灯泡接在220 V的电路中,消耗的电功率是40 W,求:
(1)通过灯丝的电流是多大?
(2)灯丝的电阻是多大?
(3)工作10 min,消耗电能多少焦?
【解析】(1)由P=UI得I== A= A。
(2)由R=得R= Ω=1 210 Ω。
(3)由W=Pt得W=40×600 J=2.4×104 J。
答案:(1) A (2)1 210 Ω (3)2.4×104 J
【拓展例题】考查内容:家用电器常见故障的排除
【典例】一个家庭电路中的用电器原来都在正常工作,把台灯插头插入插座时,闭合台灯开关后,家中电灯突然熄灭,原因可能是 ( )
A.台灯的灯丝断了
B.台灯插头处短路
C.台灯的电线原来是断路的
D.台灯灯座接线柱处短路
【解析】选D。台灯插头插入插座前,家用电器正常工作,把台灯插头插入插座时,家用电灯突然熄灭。说明台灯接线处电路短路,导致突然熄灭。故D正确,A、B、C错误。故选D。
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课堂检测·素养达标
1.(多选)关于安全用电,下列说法正确的是 ( )
A.不用手或导电物去接触、探试电源插座内部
B.可以用湿布擦拭电器
C.电器使用完毕后应拔掉电源插头
D.发现有人触电要设法及时切断电源
【解析】选A、C、D。若用手或导电物去接触、探试电源插座内部,容易引起短路,则A正确;用湿布擦拭电器容易发生触电事故,则B错误;电器使用完毕后应拔掉电源插头,可以消除安全隐患,则C正确;发现有人触电要设法及时切断电源,保证人身安全,D正确。
2.关于家庭线路的安装,下列说法不正确的是 ( )
A.照明线不要与插座线合用
B.所有插座线均要通过漏电保护器
C.开关应控制火线
D.火线、零线都安装保险丝
【解析】选D。 照明线若与插座线合用有安全隐患,则A正确;插座线通过漏电保护器,能保护家用电器,则B正确;开关控制火线,以免发生漏电事故,则C正确;保险丝应安装在火线上,则D错误。
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)要消耗多少度电能。
【解析】当电压U=220 V时,电炉消耗的功率是额定功率,W=Pt=1×2×30 kW·h
=60 度。
答案:60 度
情境:如图甲所示,五孔插座已经广泛地在家庭电路中使用。
问题:
如何连接乙图中的接线柱?
【解析】
如图所示L1是火线输入,L2是火线输出,火线输出的作用就是通过开关控制插座的电源或灯的亮暗。五孔插座结构内部的二孔插座L与三孔插座的L相连,二孔插座的N则与三孔插座的N相连,D是三孔插座的接地保护线的接口,是必须要接上的。然后到开关控制该插座: 火线输入端接开关上的L1,火线输出一端接开关上的L2(开关的输出端),另一端接五孔插座的L,零线接五孔插座的N,接地保护线接五孔插座的D。
答案:见解析
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课时素养评价 十六
科 学 用 电
(15分钟·30分)
一、选择题(本题共4小题,每题4分,共16分)
1.如图所示,某学生做研究串联电路电压特点的实验时,接成如图所示的电路,接通S后,他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时,电压表的读数为U;当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U;当并联在B、C两点间时,电压表读数为零,故障的原因可能是 ( )
A.AB段断路 B.BC段断路
C.AB段短路 D.BC段无法判断
【解析】选A。由题意可得UAB=UAC=U,说明由A、B分别至电源的线路均已接通,若BC段完好,则AB段断路;若BC段短路,则AB段可能断路,也可能完好。又由题意得UBC=0,因而可能AB段断路,或BC段短路,也有可能出现两者同时发生的情况。
2.连接台灯的双股软线因绝缘层损坏而发生短路,其结果是 ( )
A.台灯灯丝因电流过大而烧坏
B.台灯灯丝两端电压增大,但电流很小
C.因发生短路,灯丝本身电阻减小
D.流过灯丝的电流几乎等于0
【解析】选D。因发生短路,灯泡两端几乎没有电压,灯泡几乎没有电流通过,则D正确,A、B、C错误。
3.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到市电上(如图所示),下列说法正确的是 ( )
A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大
B.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小
C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少
D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗的总功率不变
【解析】选A。开关接通时,灯泡被短路,灯泡熄灭,电路的总电阻变小,电路的总功率P=变大,电烙铁的功率更大,A正确,B、C、D错误。
4.关于科学用电,下列方法不可行的有 ( )
A.选择节能型家电 B.选用节能灯
C.合理使用空调 D.长期待机
【解析】选D。节能型家电产品比普通家电产品能效高,A可行;节能型荧光灯的综合电能利用率比白炽灯高70%以上,B可行;一台1.5匹分体式空调机,如果温度调高1摄氏度,按运行10小时计算能节省0.5度电,C可行;城市家庭每天待机能耗相当于一盏15瓦白炽灯24小时的用电量,D不可行。
二、计算题(共14分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
5.如表为白炽灯常见故障、原因分析及检修办法,请在横线上填空。
故障
现象
原因
检修方法
灯泡
不亮
电源保险丝未断情况下:
①灯泡灯丝断
②灯泡灯头与灯座内接点未接触上
③灯座或线路中有断线处
切断电源检查:①换新灯泡
②检查灯座内弹性接点是否失去弹性
③找到断线处,接通
电源保险丝烧断情况下:
①灯泡灯座处有短路现象
②总用电量超过保险丝容量
③其他电器或线路短路
①____?
②____?
③检修短路电器或电源线
【解析】当灯座处有短路时,应修理灯座或换新灯座,当总用电量超过保险丝容量时,应更换大容量保险丝。
答案:①修理灯座或换新灯座;②换用容量大些的保险丝
(10分钟·20分)
6.(6分)(多选)关于火线、零线、地线,下列说法正确的是
( )
A.人体直接接触火线,比直接接触零线危险大得多
B.保险丝应该接在地线上
C.电源三脚插头起到漏电保护的那一个接线应该接在地线上
D.人体与零线直接接触是毫无危险的
【解析】选A、C。火线相对于零线有220 V的电压,故选项A正确。保险丝应接在火线上,选项B错误,地线起到漏电保护作用,C正确。人体与零线接触也是危险的,故D错。
7.(14分)理发用的电吹风机(如图甲)中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动。电热丝给空气加热,得到热风把人的头发吹干。设电动机线圈电阻为R1=5 Ω,它与电热丝电阻R2=100 Ω串联,接到220 V的电源上(如图乙),电动机两端的电压U1=120 V。求:
(1)电热丝的电功率P2;
(2)电动机的热功率;
(3)电动机每小时消耗多少度电。
【解析】(1)R2两端的电压为
U2=220 V-120 V=100 V
P2== W=100 W
(2)I== A=1 A
电动机的热功率P=I2R1=12×5 W=5 W
(3)电动机每小时消耗电能 E=W=U1It=120×1×1×10-3 kW·h=0.12 度。
答案:(1)100 W (2)5 W (3)0.12 度
【补偿训练】
由4个电阻连接成的混联电路如图所示。
R1=8 Ω,R2=4 Ω,R3=6 Ω,R4=3 Ω。
(1)求a、d之间的总电阻;
(2)如果把42 V的电压加到a、d两端,通过每个电阻的电流是多少?
【解析】(1)由图可知Rcd= Ω=2 Ω,
故Rad=8 Ω+4 Ω+2 Ω=14 Ω
(2)由欧姆定律知I== A=3 A,此即为通过R1、R2的电流。设通过R3、R4的电流分别为I3、I4。
则由并联电路电压相等,I3R3=I4R4
即6I3=3I4而I3+I4=3 A。
解得I3=1 A,I4=2 A。
答案:(1)14 Ω (2)见解析
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