第十五章 电功与电热 第9课时 学案

第9课时 家庭电路与安全用电（一）
预习目标
1．理解家庭电路布线示意图的结构组成和连接方式，会画简单的家庭电路图．
2．知道家庭电路中产生负载过大的后果，知道熔丝（保险丝）的作用，知道正确选用和安装熔丝的方法，知道家庭电路中造成熔丝熔断的原因．
3．进一步培养同学们理论联系实际的学习习惯，严格遵守操作规程的科学态度以及综合运用物理知识分析、解决实际问题的能力．
教材导读
认真阅读教材P18～P22“家庭电路”和“安全用电”的内容，并观察教材中图15－14和图15－15，完成下列填空．
一、家庭电路的组成
家庭电路主要由进入家庭的_______、电能表_______、_______、开关、插座、用电器等组成．
1．进户线：家庭电路的进户线由_______线和_______线构成，与大地之间电压为220 V的线叫_______线，与大地之间电压为零的线叫_______线．
2．电能表的作用：测量和记录用户一段时间里全部用电器消耗的_______的仪表．
3．闸刀开关：家庭电路中安装闸刀开关（如图所示）的作用是用
来_______电源，以便检测电路，更换设备．闸刀开关_______联
在家庭电路的_______路中，闸刀开关应_______（竖直／水平／
随意）安装，且_______触头在上，_______触头在下，电源进线
应接在_______（静／动）触头的接线柱上，这样闸刀断开时，闸刀
与火线不相连，闸刀也不会因自重或受震动等原因造成误合．
　4．熔断器：家庭电路中的电线都有规定的_______电流值，如果电流超过了这个规定值，电线就会_______，有可能烧坏_______，甚至引起火灾．为了避免这种事故的发生，电路里必须安装保护电路的装置——_______ ，它是_______联在电路中的．
　5．自动空气开关是一种新型的保险装置，这种装置被附加在总开关上，不再采用熔丝，而是通过电磁原理来实现电路的断开．
　6．在家庭电路中，开关应和它所控制的用电器（如电灯）_______联，且接在_______线和用电器之间；家庭电路中的各用电器之间都是_______联的；插座是用来插用电器的，所以各插座插间是_______联的．
　 二、电路中引起火灾的原因
　 1．短路：由于各种原因造成_______线和_______线直接接触，即发生短路，根据I＝，短路处的电阻特别_______（大／小），则电路中电流I过_______（大／小）．
2．同时工作的用电器总功率过大（超负荷运行）．根据I＝，电压不变，功率P越_______（大／小），干路中的总电流I越_______（大／小）．
以上两种情形，都导致电路中电流过_______（大／小）．根据Q＝I2Rt，在电阻和通电时间一定时，电流，过大，会导致产生的热量过_______（多／少），导体温度过高而引发火灾．
3．电线连接处接触不良．根据Q＝I2Rt，在电流和通电时间一定时，电线连接处接触不良，此处的电阻就会比较_______（大／小），会导致此处产生的热量过_______（多／少），导体温度过高造成局部过热；同时，接触处的电阻又将随温度升高而_______（增大／减小），电阻越_______，温度越高，温度越高又造成电阻越_______，从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾．
三、保护用电设备的安全
安全用电主要包括_______安全与_______安全两方面．为了保护用电设备的安全，一要防止_______过大，二要防止电路_______．
电路中电流过大时，有_______和_______保护，很大程度上能避免火灾的发生；而由于电线连接处接触不良而导致的火灾很难有类似的保护，所以此类情况尤其难发现，也更危险，所以接线时要将电线上的氧化层刮净，要使接线处_______接触．
四、探究熔丝熔断的原因
1．提出问题
李明同学在家里用电的过程中发现，晚上家里使用很多用电器时，熔丝可能会熔断；把一个功率很大的用电器插入插座或家庭电路中发生短路时，熔丝也可能会熔断．于是，他想探究熔丝熔断的原因是什么
2．猜想与假设
通过熔丝的电流过大时，熔丝才会熔断．于是，李明同学猜想：家庭电路中电流过大的原因可能是_______ 或用电器的_______过大．
3．设计与实验
(1)．观察电路出现短路时的现象：李明连接了如教材中图15－19所示的电路，他在C、D间接入熔丝，并在接线柱A、B间连接导线，接通电源，他观察到灯泡发光；他断开电源，在接线柱B、D间连上一根导线，再次接通电源时，他观察到电路中熔丝熔断，灯泡熄灭．
结论：_______是导致电路中电流增大，从而使熔丝熔断的一个原因．
(2)观察超负荷运行的现象：李明又连接了如教材中图15－20所示的电路，接通电源，依次闭合各并联支路上灯泡的开关，他观察到电流表示数增大；当闭合电炉丝的开关时，他观察到电路中熔丝熔断，灯泡熄灭．
结论：用电器的_______过大是导致电路中电流增大，从而使熔丝熔断的另一个原因．
4．实验结论
_______和用电器_______都会导致电路中电流增大，从而使熔丝熔断．
五、熔丝
1．熔丝的作用：安装在熔断器中的熔丝，俗称“_______”，当电路中的电流超过一定限度，熔丝的温度达到它的_______时便被熔断，电路就会被_______，这样就保证了电路的安全．
2．熔丝的材料：熔丝是由电阻率较_______而熔点较_______的_______材料制成的．
3．熔丝的规格及选用原则：熔丝的规格常用其额定电流来表示，其选用原则是熔丝的额定电流应_______或_______电路中的最大正常工作电流．
4．熔丝的使用注意事项：更换熔丝时，要换用规格_______的熔丝，不能用过细或过粗的熔丝，过细的容易_______，过粗的不能起到_______作用，更不能用铁丝、铜丝或其他金属丝代替熔丝使用，因为铜和铁的电阻率较_______、熔点较_______，起不到_______作用．
例题精讲
例1　如图所示是家庭电路的一部分，则 ( )
A．元件“1”是电能表，“2”是熔断器，“3”是闸刀开关
B．元件“1”、“2”、“3”的正确连接顺序为“2”、“1”、“3”
C．图中接错的元件是“5”
D．图中电路元件连接完全正确
提示：根据家庭电路的连接，在图中，“1”是电能表，“2”是闸刀开关，“3”是熔断器，所以A选项错误；由图可知，元件“1”、“2”、“3”的正确连接顺序为“1”、“2”、“3”，所以B选项错误；开关和灯泡串联后接在220 V电源上，但开关应接在火线上，而图中，开关“5”接在零线上，故开关“5”接错了，所以C选项正确；D选项错误，
解答：C
点评：本题是一道识图题，要求同学们对家庭电路的组成要很熟悉．而熟悉家庭电路的方法就是调查家里的电路和元件的连接情况，最好能亲自动手，安装模拟家庭电路．
例2　某同学安装了如图所示的家庭电路中的闸刀开关，另一名同
学说装错了，他作出这个判断的依据是 ( )
A．合闸后电路不能接通
B．拉断闸刀后，不能将家庭电路与供电电路断开
C．当电路中的电流过大时，熔丝不能及时切断电路
D．更换熔丝时要带电操作，不符合安全用电原则
提示：该同学安装闸刀开关的错误在于把闸刀开关倒置了，这样，本来应与电源线相连的静触头放在了下面，而使熔丝直接与电源线相连，于是更换熔丝时要带电操作，但闸刀开关的错误安装并不会造成选项A、B、C所说的后果．故本题应选D．
解答：D
点评：从分析闸刀开关的作用入手，闸刀开关的静触头必须在上面，这是为了更换电路元件时，防止闸刀受到重力作用掉下来接通电路，发生事故．
例3　如图所示的甲、乙两个电路中，开关闭合后，电线燃烧起来．图甲产生的原因是_____________________；图乙产生的原因是_____________________．
提示：从图甲可以看出，电路中接入的用电器太多，电路总功率过大，导致电路中的电流过大而引起电线燃烧；图乙中火线和零线直接连接，使电路短路，电流过大引起电线燃烧．
解答：超负荷运行（或用电器的总功率过大、或过载）　短路
点评：家用电线有一定的粗细，因而有一定的安全电流值．若实际电流超过其安全电流值，则电线内的金属芯线将产生过多的热量，有可能引燃外面的绝缘皮而造成事故，为了避免这种事故的发生，在家庭电路中的适当位置应串联合适的熔丝．
例4　某会议室安装的电器设备总功率为1540 W，电路的电压为220 V．根据下面的《常用熔丝规格表》确定这个会议室安装的熔丝的直径为 ( )
A．1.25 mm 　　 B．1.02 mm 　　 C．0.98 mm 　　 D．0.81 mm
提示：第一步算出电路中最大正常工作电流I＝＝7 A；第二步根据选择熔丝的原则（熔丝的额定电流等于或略大于电路中最大正常工作电流），经查表可知，应选择额定电流等于7.5 A的熔丝，对应直径是1.25 mm．
解答：A
点评：知道选择熔丝的原则是解答本题的关键．同学们一定要先计算出电路中的最大正常工作电流，然后根据选择熔丝的原则进行选取，
例5　某居民楼总开关的熔丝是按规格安装的，但经常被熔断，发生这种情况的原因可能是 ( 　 )
A．电路中某处有短路 　　　　　　　 B．某个灯座内火线与零线直接接触
C．某些家庭经常使用大功率电器 　　 D．进入该楼的电压经常低于220 V
提示：熔丝被熔断，是由于电路中电流过大，电路中电流过大的原因有两个，一是电路某处发生短路；二是电路中用电器的总功率过大，短路引起的电流过大是持续性的，只要故障不排除，熔丝装好合上开关就会再次熔断．如果是由于总功率过大引起的，当功率较小时熔丝不会熔断，只有当较大功率的电器接入后，电流才会过大，而出现熔丝熔断现象．A、B选项中电路短路，D选项中总功率会变小，不会使熔丝熔断．故C选项正确．
解答：C
点评：由于短路造成熔丝熔断和由于总功率偶尔过大造成熔丝熔断的现象是有区别的，前者重新接上后，闭合开关，熔丝会“立即”熔断，而后者是“经常”熔断．
热身练习
1．家庭电路中必须安装电能表，它的作用是____________________________；同时家庭电路中也要安装保险丝，它的作用是当电路中有过大的电流通过时，保险丝产生的_______过多，使它的温度_______，于是保险丝熔断，自动切断电路，起到保护电路的作用．
2．小明在家里开着空调看电视，当妈妈把电饭锅的插头插入插座时，家里的开关“跳闸”了，则“跳闸”的原因可能是电饭锅的插头内部_______，也可能是电路中用电器的总功率_______．
3．家庭电路中室内电路的组成顺序是 ( )
A．电能表、总开关、用电器、保险盒 B．总开关、电能表、保险盒、用电器
C．电能表、总开关、保险盒、用电器 D．电能表、保险盒、总开关、用电器
4．家庭电路中保险丝被烧断或空气开关自动跳闸，可能的原因是 ( )
A．电路中出现断路 B．电路中某盏灯的开关接触不良
C．选用的保险丝太粗 D．电路中同时使用的用电器总功率过大
5．晓红的妈妈从市场买了一只廉价台灯，装上“220 V 25 W”的灯泡后，将插头插入家庭电路的插座时，室内电灯立即全都熄灭，原因可能是 ( )
A．插头与插座接触不良 B．灯泡的灯丝断了
C．台灯的灯座内短路 D．台灯的插头内断路
6．在220 V的电路上装有额定电流为5A的保险丝，在这个电路中最多能接“220 V 40 W”的电灯 ( )
A．27盏 B．28盏 C．44盏 D．8盏
7．安泉同学想通过实验探究保险丝熔断的原因，以加强安全用电意识．他找来熔断电流约为2.0 A的保险丝，并设计了两种电路进行实验．
(1)他连接的电路如图甲所示，接通电源(6 V)，闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片P，观察两金属丝，最终看到的现象是_____________________．
(2)他又找到了如图乙所示的器材，在实验中观察到了这样的现象：开关S、S1闭合时，灯L发光，电流表有示数．开关S、S1、S2都闭合时，电流表示数变大，一会儿保险丝断了，用电器均不工作了，请你根据上述现象，用笔画线代替导线，将图乙中的器材连成实验电路，保险丝熔断的原因有_______和_______ ．
参考答案
1．记录家庭电路消耗电能的多少 热量 升高 2．短路　过大　3．C　 4．D 　5．C 　6．A 　7．(1)保险丝断了，铜丝没断　(2)如图所示 电路短路　超负荷运行