鲁科版（2019）高中物理必修第三册4.4科学用电-学案

科学用电
【学习目标】
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．
【学习重难点】
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．
【学习过程】
一、自主学习
（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．
二、基础自测
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
【解析】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
【学习小结】

【达标检测】
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
【解析】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（ ）

【解析】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