2.9 家庭电路（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（教科版2019）

第9节　家庭电路 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.了解家庭电路，了解家用电器的工作原理。 2．认识电能表、断路器、用电器、开关。(火线与用电器之间) 3．知道火线(相线)、零线、地线。 1.在保证安全的情况下观察家庭电路的连线情况。 2．探究节约用电的方法。 1.养成安全和节约用电的习惯。 2．感受现代物理学对提升生活品质的作用。 1．家庭电路组成：由电能表、断路器、用电器、导线、开关组成。 2．输电导线具有电阻，因此会产生焦耳热，因此某种规格的导线对允许通过的电流有限制。 3．国家规定的安全电压分为5个等级，为42_V、36_V、24_V、12_V、6_V。 4．开关接在火线上，零线在户外低压变压器处与地连接。 5．金属外壳的家用电器必须接地。三眼插座的接地线必须接地。 6．电路中突然出现短路或者电流过大或者用电器漏电时，断路器(自动空气开关)会自动断开电路。 7．写出几种节约用电的方法：用LED灯代替白炽灯；合理使用空调；长时间不使用电器关闭电源。 判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)三眼插座的接地插孔没有用，不用接线。(　　×　　) (2)开关接在火线和用电器之间。(　　√　　) (3)家用电器的外壳不用接地。(　　×　　) (4)更换灯泡不用关闭开关。(　　×　　) (5)家用电路不能使用绝缘皮破损的导线。(　　√　　) 探究点一___家庭电路的组成 下图是家庭电路的接线电路。 [问题设计] 观察上面的图片，回答家庭电路的组成。 提示：电能表、断路器、用电器、导线、开关。 1．家庭电路的组成：电能表、断路器、用电器、导线、开关。 (1)顺序：电能表断路器用电器。所有用电器都并联在火线和零线之间，互不影响。 (2)火线L：火线与零线之间电压是220 V。 (3)零线N：变压器的中性点。原则上对地电压接近为0，但漏电时可能有一定电压。 (4)地线E：接地，对地电压为0。用电器外壳接在地线上，漏电时电流流入大地，防止触电事故。 (5)低压断路器：相当于总开关。 工作原理是当电路发生短路或过载时，在很短的时间内断开电路，起到很重要的保护作用。 ①防止短路：电流超过安全电流时，断路器会自动切断供电线路。 ②防止漏电：检测到火线与零线中电流不一致，且差值超过一定大小时便会在短时间内断开电路。 (6)开关：开关要接在火线和用电器之间。 (7)导线：在分析电路时，通常忽略导线电阻，但实际上导线也有电阻，所以电流很大时产生焦耳热。老化状态会导致漏电，引起安全事故。 用电器的功率较大时，支路电流也较大，要选择安全电流较大的导线。 根据电阻定律，同种导线，横截面积越大，安全电流也越大。 2．接地线的连接 【例1】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 D　解析：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。 [练1] 洗衣机、电冰箱等家用电器都使用三孔插座，是因为如果不接地(　　) A．家用电器不能工作 B．家用电器的寿命会缩短 C．人接触家用电器时可能发生触电事故 D．家用电器消耗电能会增加 C　解析：如果不接地线，洗衣机、电冰箱等家用电器是可以正常工作的，由于这些家用电器的外壳都是金属的，金属是导体，当用电器漏电时，会使外壳带电，接上地线的目的就是当这些用电器漏电时，电流能通过地线流入大地，从而防止触电事故的发生。 探究点二___输电线横截面积与允许通过的电流关系 1．输电线的电阻R＝ρ 2．输电线上的焦耳热Q＝I2Rt 一般的输电线较长，因此输电线的横截面积较小时，电阻较大，电流较大时，产热较多，易发生火灾等事故。因此对于不同规格的导线，对允许通过的电流有着严格的要求。 【例2】如图是不同规格铜芯导线允许通过的电流，某校教学大楼有教室24间，每间教室装有“PZ220－40”白炽灯6只。 不同规格铜芯导线允许通过的电流 横截面积/mm2 直径/mm 25 ℃时的载流量 1.5 1.38 18 2.5 1.78 26 4 2.25 38 6 2.76 44 10 1.30×7 80 注：载流量较大的导线常用多股铜线，例如横截面积为10 mm2的导线就选3股，每股直径为1.30 mm。 (1)求引入大楼照明线中的电流； (2)参考上表，计算说明主输电线的横截面积应选用多大的？ (3)若平均每日用电3 h，每月以30日计，每月耗电多少度？ 答案：(1)26.2 A　(2)4 mm2　(3)518.4度 解析：(1)每个教室用电的功率是 P＝40×6 W＝240 W 全楼用电总功率是 P总＝P×24＝5.76×103 W 所以I总＝＝≈26.2 A。 (2)查表可知应选用4 mm2的导线。 (3)全楼月耗电量为W＝P总·t＝5.76 kW×3×30 h＝518.4 kW·h＝518.4度。 [练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　解析：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，C正确。 探究点三___安全用电与节约用电 1．必须安装漏电保护开关。 2．电能表、电线与家用电器的总容量匹配，大功率电器如空调机等应使用专线供电。 3．使用固定插座，有接地线的家用电器必须使用三孔插座，三孔插座、三孔活动插座必须安装接地线，禁止将三孔插座改为二孔插座。在洗手间、厨房使用带防护罩的固定插座，以防止水、灰尘的进入。电器的插头要与插座匹配。 4．不要超负荷用电，以免电流过大，引起电线熔化，造成短路，引起火灾。 5．使用保险丝的电路要选用与电线匹配的熔断丝，不可随意加粗或用金属丝替代。 6．湿手不接触带电设备，不用湿布擦带电设备，并且要防止用电器受潮。 7．使用家用电器一定要先仔细阅读说明书，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。 8．遇到电器设备着火，若一时无法判明原因，不得用手拔插头、拉闸刀开关，要借用绝缘工具拔下插头或拉开闸刀开关。 9．有金属外壳的家用电器一定要采用带保护接地线的三孔插座。 【例3】(多选)下列做法，符合安全用电规范的有(　　) A．插拔电器插头前，先把湿手擦干 B．把多个大功率电器插在同一个插线板上 C．发现电线裸露后，立即请专业人员更换电线 D．移动用电设备时可以不断开电源 AC　解析：水是电的导体，用湿手插拔电器插头，很容易发生触电事故，所以插拔电器插头前，先把湿手擦干，故选项A正确；家庭电路中把多个大功率电器插在同一个插线板上，则会使电路中电流过大，而引起火灾，故选项B错误；电线裸露在外，若有电时，容易发生触电事故，所以发现电线裸露后，立即请专业人员更换电线，故选项C正确；移动用电设备时为防止漏电，发生触电事故，故要先断开电源，故选项D错误。 [练3] 某同学自己在家看电视，突然发现电视机冒烟了，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　解析：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向更坏的方向发展。B正确。 1．家庭电路中，不会使带漏电保护功能的断路器触发切断电路的情况是(　　) A．开启灯丝已烧断的白炽灯开关 B．用电器发生短路 C．同时开启的大功率用电器过多 D．开关进水导致漏电 A　解析：家庭电路中，若用电器发生短路，或者同时开启的大功率用电器过多，或者开关进水导致漏电，都会导致漏电保护功能的断路器触发切断电路；而开启灯丝已烧断的白炽灯开关，不会造成电流过大，则不会使带漏电保护功能的断路器触发切断电路。A正确。 2．空调机的额定功率为1 kW，假设在额定功率下平均每天工作6小时，30天用电量是(　　) A．18 kW·h B．30 kW·h C．60 kW·h D．180 kW·h D　解析：每天平均使用6小时，则30天的总的工作时间就是180小时，所以总的用电量就是W＝Pt＝1 kW×180 h＝180 kW·h。D正确。 3．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。由此判断(　　) 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 B　解析：保险丝与用电器是串联的，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。B正确。 4．图为螺丝刀式试电笔构造示意图，下列说法正确的是(　　) A．用试电笔时手可以接触图中螺丝刀的导体笔尖 B．用试电笔时不要用手接触试电笔顶端的金属螺帽 C．试电笔可用来测试物体是带正电还是带负电 D．试电笔可用来检查电气设备是否漏电 D　解析：用试电笔时，手不要接触试电笔前端的导体笔尖，必须接触试电笔末端的金属螺帽，使测试物体和大地之间形成通路，故A、B错误；试电笔的作用是检验家庭电路中的火线和零线，不能测试物体是带正电或负电，故C错误；试电笔可用来检查电气设备的外壳是否漏电，D正确。 [课时梯级训练(23)见P182] [章末综合检测(二)见P183] 学科网（北京）股份有限公司 $$