四、家庭电路与安全用电（培优教学课件）物理新教材苏科版九年级下册

江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 下册 义务教育教科书 第十五章 电能表与电功 电饭煲、电冰箱、洗衣机、空调…… 各种用电器给人们带来了便捷与舒适。 尽管它们结构、功能各异， 但工作时都要消耗电能，并且都会发热。 …… …… …… 用电器消耗的电能与哪些因素有关? 电热器产生的热量又与哪些因素有关? 四、家庭电路与安全用电 导入新课 第四节 家庭电路与安全用电 想一想 我们生活在电的时代，你知道家庭电路的组成吗？ 电线是怎样布排的？为了保护设备和人身安全，应该采取哪些措施？ 1. 了解家庭电路的组成和连接方式。 2. 通过实验探究，知道导致家庭电路中电流过大的原因及其危害。 3. 知道怎样保护家庭电路和怎样防止触电事故。 4. 了解安全用电常识，形成安全用电意识。 学习目标 第四节 家庭电路与安全用电 重点与难点 教学重点： 1. 家庭电路的组成和连接方式； 2. 家庭电路中电流过大的原因及其危害； 3. 安全用电常识。 教学难点： 家庭电路的组成； 三线插头与三孔插座的连接。 第四节 家庭电路与安全用电 学习内容 1. 家庭电路的组成 2. 安全用电常识 3. 课堂总结 4. 实践与练习 5. 综合提升训练 第四节 家庭电路与安全用电 一、家庭电路的组成 第四节 家庭电路与安全用电 配电箱 一、家庭电路的组成 1. 家庭电路结构示意 基本组成： 由进户线、电能表、配电箱、插座、用电器等组成。 一、家庭电路的组成 家庭电路使用交流电源，火线（L）和零线（N）之间的电压是220V。为保障用电安全，家庭电路还设有地线（E），它与大地相连。火线和地线间电压为220V，零线与地线间电压为0V。 2. 火线、零线与地线 一、家庭电路的组成 3. 家庭电路的组成 （1）基本组成 由进户线、电能表、总开关、熔断器、开关、插座、用电器等组成。 （2）用电器的并联 家庭电路中各个用电器都是一端接在火线上，另一端接在零线上，即这些用电器是并联的，如图所示。这样，当一个支路发生断路时，其他支路仍能工作。 例如，台灯断开并不影响电视机等其他用电器正常工作。 【例题1】下列关于家庭电路的说法正确的是（　　） A．我国家庭电路的电压是36V B．进户线上的总开关能控制整个家庭电路 C．电能表表盘的示数是用电器的实际功率 D．各个用电器能够独立工作是因为用电器之间是串联的 【解析】A．我国家庭电路的电压标准是220V，36V属于安全电压范围，故A错误； B．进户线上的总开关串联在家庭电路的干路中，断开时可以切断整个家庭电路的供电，故B正确； C．电能表表盘的示数是家庭电路消耗的电能，不是用电器的实际功率，故C错误； D．家庭电路中各用电器能够独立工作是因为它们之间是并联的，如果串联则一个用电器断开会影响其他用电器，故D错误。故选B。 B 一、家庭电路的组成 二、安全用电常识 第四节 家庭电路与安全用电 二、安全用电常识 1. 人体触电 （1）触电：通常所说的“触电”是指一定强度的电流通过人体所引起的伤害事故。 （2）触电的两种形式 ①单线触电：人体接触火线或漏电的用电器，火线或漏电的用电器通过人体与大地构成通路。 ②双线触电：双线触电时，人体的两个部位（如两只手）分别接触火线和零线，火线通过人体与零线相连，构成通路。 单线触电 双线触电 二、安全用电常识 （3）影响触电电流大小的因素 人体是导体，只要有电压加在人体上，就会有电流通过。 ①电压： 由欧姆定律I=U/R可知，发生触电时，人体两端的电压越高，通过人体的电流越大，对人的生命危害越大。通过人体的电流不超过10mA，人尚可摆脱电源。 大量实验数据表明： 人体的安全电压不高于36伏。 二、安全用电常识 ②人体的电阻 由欧姆定律I=U/R可知，当U一定时，R减小，I 增大，所以触电时，人体电阻越小，通过人体的电流越大，对人的生命危害越大。 人体电阻约为1000～2000Ω；在皮肤潮湿时，人体的电阻可降低到约103Ω。 家庭电路的电压为220V，根据欧姆定律计算通过人体可能产生的最大电流（人体的电阻取103欧姆）： 这个电流值远远超过安全电流10mA，是不安全的。 二、安全用电常识 2. 电路安全 （1）用电器开关的连接 必须把用电器的开关装在火线上。这样，当断开开关后，用电器与火线分离，人碰到用电器就不会发生危险。 二、安全用电常识 正常情况下，用电器的金属外壳与内部电路之间是绝缘的，人休接触外壳时没有危险。但是，如果用电器内部导线的绝缘皮破损或绝缘性能变差，导致火线与用电器金属外壳接通，人体接触外壳时就会发生触电事故。 为此，家庭电路通常采取两种保护措施： 一是使用三线插头和三孔插座，通过地线将用电器的金属外壳与大地连通，漏电时电流会随即流人大地； 二是安装漏电保护断路器，当电路出现漏电时，它会自动切断电路。 二、安全用电常识 （2）三线插头和三孔插座 三线插头上有一根标着“①”的导线和用电器的金属外壳相连，插座上相应的导线和室外的大地相连。 二、安全用电常识 五孔插座接线示意图 图所示的五孔插座由一个两孔插座和一个三孔插座组合而成，它们分别按“左零右火”和“左零右火中接地”的规则接入电路。 地线 零线 火线 零线 火线 二、安全用电常识 原来，插头上标着E的导线和用电器的金属外壳相连，插座上相应的导线和室外的大地相连。当用电器的外壳与电源火线之间的绝缘层损坏而使外壳带电时，三脚插头接外壳的插脚通过接地线将电流导入大地，人接触外壳不会触电。 想一想：为什么三脚插头中间的那个脚长？ 插插头时可以使用电器外壳先接地，拔插头时可以后离地。 二、安全用电常识 （3）漏电保护断路器 漏电是指由绝缘部分损坏或其他原因引起的电流泄漏。当电路出现漏电时，漏电保护断路器会自动切断电路。 如图所示是安装了漏电保护器的家庭电路。当电路处于正常工作状态时，图线路中A点和B点的电流相等，漏电保护器开关处于接通状态。 漏电保护断路器 若有人在C点不慎触电，则火线、人体、大地将构成回路，所产生的电流将不通过零线，此时通过线路中A、B两点的电流不相等，漏电保护器会迅速切断电路，从而起到保护作用。 二、安全用电常识 3．测电笔 （1）作用：测电笔是检测火线、零线的工具。 （2）测电笔的结构：如图所示是氖管测电笔，它通常由两个金属电极（笔尖、笔尾）、弹簧、氖管、高电阻（即阻值很大的电阻）、绝缘柄、绝缘外壳等组成。 二、安全用电常识 （3）氖管测电笔的使用 如图所示，使用氖管测电笔时，须手持绝缘柄，并用一根手指接触笔尾的电极（切不可用手直接接触笔尖的电极，否则有触电危险）。 当笔尖电极接触火线时，火线与测电笔、人体、大地构成通路，氖管因有微弱电流通过而发光；当笔尖电极接触零线或地线时，氖管不发光。 二、安全用电常识 （4）电子测电笔 现在较多使用电子测电笔，图所示是其中一种。它具有接触检测和非接触（感应）检测两种方式，不但能检测火线、零线，还具有显示电压、检测电路断点等多种功能。 二、安全用电常识 4. 影响电路安全的原因 电路及设备的安全也很重要。影响电路安全的原因一般有两个： （1）电路发生短路。如连接电路时误将火线和零线直接连通，或电线和用电器的绝缘皮破损，导致火线和零线直接连通等； （2）电路中使用的用电器功率过大。这种情况称为“过载”。 短路和过载都会使电路中的电流过大。由电流的热效应可知，电流过大时，导线的温度急剧升高，会导致线路损坏甚至酿成火灾。除上述情况之外，若线路连接处接触不良，则该处电阻会变大，从而造成局部过热，也可能引起火灾。 二、安全用电常识 【实验器材】电路过载演示装置（在绝缘支架上水平固定一根长约25cm、直径约0.2 mm的细铜丝，将易燃的纸条对折挂在细铜丝上），直流稳压电源，电流表（量程为0~10A），白炽灯（6V10W）三只，开关三个，带鳄鱼夹的导线若干。 活动——演示电路过载的现象 【实验演示】 （1）按图所示的电路图连接电路。 （2）闭合开关S，灯L1发光；再闭合开关S1，灯L2发光；最后闭合开关S2，你看到什么现象? 二、安全用电常识 【实验现象与结论】 （1）由实验可知，电路中同时工作的用电器越多，功率越大，干路电流就越大。 （2）如图所示，当电流增大到一定程度时，细铜丝上的易燃纸条被点燃。可以想象，如果家庭电路发生过载，其后果十分严重。 二、安全用电常识 5. 空气断路器 实验还启示我们，在电路中安装一个熔点较低的熔丝熔断器，当电路过载或短路时，熔断器中的熔丝会熔断，从而切断电路，可以保护电路安全。 家庭电路早期曾经使用过这种熔断器，现在普遍使用的是空气断路器，如图所示。 空气断路器 图（a）所示是空气断路器的结构。从结构示意图来看，此时扳手位于下方，开关触头和触片分离，处于断路状态。 空气断路器 正常情况下，扳手位于上方，开关触头和开关触片接触良好，处于通路状态，如图（b）所示。当电路发生短路时，通过线圈的电流极大，线圈产生的磁力会使顶针向下推动杠杆，在弹簧的配合下，可在3ms内将开关触头和开关触片迅速分离，从而使电路得到保护。 空气断路器 双金属片是由两种不同的金属片（如铜片和铁片）叠合制成的，电流通过时发热，由于不同金属片受热膨胀的程度不同，因而双金属片会发生弯曲（如双金属片会向铁片方向弯曲），带动C形杠杆向下，同时拉动中央杠杆，开关触头和开关触片断开连接，扳手落到下方，电路断开。 空气断路器 发生跳闸时，开关的接触点会产生强大电弧，如不快速熄灭，将会烧坏整个装置。这时，开关上方的灭弧栅就会发挥作用，将电弧切割成若干小电弧，这些小电弧在空气中会快速熄灭。正是由于断路器采用了空气灭弧的方法，因此被称为空气断路器。 空气断路器的突出优点是，在排除短路或过载后，只要将扳手推到上方就能恢复正常，操作十分简单。 空气断路器 二、安全用电常识 6. 安全用电常识 我们要了解安全用电常识，养成安全用电习惯，防患于未然。 （1）发现用电器电源线的绝缘皮老化、破损，应立即停用并请专业人员更换。 要防止导线绝缘部分破损。若有破损，应及时更换。 二、安全用电常识 （2）清洁用电器时必须严格按说明书要求，不得用湿布擦拭开关、插座等，不得在电线上晾晒衣物。 不要用湿布擦拭用电器 或在电线上晾晒衣物。 二、安全用电常识 （3）用电器或电线着火时，应先切断电源再灭火；发现有人触电，应立即切断电源，无法切断电源时可用干燥木棍等绝缘体挑开触电者身上的电线。 发现有人触电时，立即切断电源。无法切断电源时，应用干木棍等绝缘体挑开电线 发现用电器或电线失火时，应先切断电源，然后再灭火 【例题2】如图所示，用测电笔检测插座中是否有“电”，下列操作错误的是（ ） A．笔尖插入插座 B．笔尖接触火线 C．手接触笔尖金属体 D．手接触笔尾金属电极 【解析】使用试电笔时，手要接触笔尾金属体，手不能接触笔尖金属体，笔尖可以插入插座，笔尖可以接触零线和火线，故C错误，符合题意，ABD正确，不符合题意。故选C。 C 二、安全用电常识 【例题3】如图所示是家庭电路中的三孔插座和三脚插头示意图。下列说法正确的是（ ） A．三脚插头的三个脚一样长 B．插孔E是用来接零线的 C．插孔L是用来接零线的 D．标有“E”的插脚能保证插入插座时，确保用电器外壳先接地 【解析】A．三脚插头最上面的那个脚是由于接地的，所以比其它的两个要长，即便于及早接地，使用时更为安全，故A错误； BC．据其使用可知，E是解地线的，L是解火线的，N是接零线的，故BC错误； D．据A可知，标有“E”的插脚能保证插入插座时，确保用电器外壳先接地，故D正确。故选D。 D 二、安全用电常识 【例题4】“安全用电，从我做起”。如图是已接入家庭电路中的一个插线板。 插线板A孔应接_____线；当多个用电器同时插在插线板上工作时，它们的连接方式是_____联；家里的日光灯与控制它的开关是____联的；用测电笔辨别火线、零线时，正确的使用方式是_____ （选填“甲”或“乙”）；下列现象中，可能会引起家中保险丝熔断的是 _____ 。 ①插座中的两个线头相碰 ②开关中的两个线头相碰 ③电路中增加了大功率的用电器 ④灯丝烧断 甲 ①③ 二、安全用电常识 地 并 串 【解析】三孔插座的左孔接零线、右孔接火线，上孔接地线。由图得，插线板A孔应该接地线。 多个用电器同时插在插线板上工作时，它们是并联的，互不影响。 家里的日光灯与控制它的开关是串联的，两者相互影响。 使用测电笔时，手必须接触笔尾金属体，不能接触笔尖，故甲正确。 引起家中保险丝熔断的现象有：家庭电路中电流过大的原因：电路发生了短路；用电器的总功率过大。 ①插座中的两个线头相碰，会导致电路发生短路现象，故①符合题意； ②开关中的两个线头相碰，电路形成通路状态，不会导致电路异常，故②不符题意； ③电路中增加了大功率的用电器，会导致电路中用电器的功率过大，故③符合题意； ④灯丝烧断，电路中没有电流，不会使保险丝熔断，故④不符合题意。 故选①③。 二、安全用电常识 三、课堂总结 第四节 家庭电路与安全用电 课堂总结 ①组成：进户线、电能表、配电箱、插座、用电器等. ②火线和零线：火线和零线、火线和地线之间的电压为220V，零线与地线之间的电压为0，安全电压：≤36V. ①人体触电：单线触电和双线触电. ②测电笔：正确使用；辨别火线与零线. ③安全用电：用电器开关装在火线上；三孔插座的连接； 漏电保护断路器（漏电或人触电时，自动切断电源）； 空气断路器（过载保护）. ④安全用电常识. 家庭电路与安全用电 家庭电路 安全用电 四、实践与练习 第四节 家庭电路与安全用电 实践与练习 1. 如图所示，三线插头的接地插片比较长，这是为什么?试一试，怎样才能将插头顺利插入插座。 【解析】三线插头制作的长一些的要接地线的，可以使用电器在与火线接通之间先使外壳与地线相通，或在拔插头时，先使插头与火线相脱离,这样可以确保人用电安全。 实践与练习 2. 图所示是多插位接线板，其背面标注的“220V 10A”表示什么?如果该接线板上已插接了“220V 1 800 W”的电水壶烧水，能否再插接“220V 1 200W”的高压锅煮饭?为什么? 【解析】“220V”指这个电能表的正常工作电压为220V，“10A”是指这个电能表允许通过的最大电流为10A。 该接线板允许的最大功率为 P＝UI＝220V×10A＝2200W 还可以允许接的功率P2＝2200W-1800W＝400W<1200W 所以不再插接“220V 1 200W”的高压锅煮饭。 实践与练习 3. 查阅资料，了解漏电保护断路器上测试按钮的用途。与家长一起观察家庭配电箱，指出漏电保护断路器上的测试按钮。如果家长不了解测试按钮的功能和操作要求，请你给他们讲解。 【解析】（1）W1= UI1t= 220V×7.27A×15×60S= 1.44 ×106J （2） W2= UI2t= 220V×2.73A×15×60S= 5.4 ×105J （3） W= W1+W2=1.44×106J +5.4×105J= 1.98 ×106J 五、综合提升训练 第四节 家庭电路与安全用电 综合提升训练 1．如图为家庭电路的示意图，下列说法正确的是（　　） A．电能表是用来测量电功的仪表 B．空气开关能起到漏电保护作用 C．照明灯与它所在支路开关并联 D．三线插座的中间插孔连接零线 【解析】A．电能表是用来测量用电器消耗电能、电流做功多少的仪表，故A正确； B．空气开关兼具总开关和保险丝的作用，可以在电流过大时自动断开开关以保护电路安全，也可当总开关使用，随时切断电路，漏电保护器一般是在电路发生对地漏电现象时才会自动跳闸，而电路中电流过大不会跳闸，故B错误； C．照明灯与它所在支路开关的连接方式是串联，故C错误； D．三孔插座中间的插孔接的是地线，让有金属外壳的用电器的外壳接地，可以防止因漏电导致金属外壳带电而发生触电事故，故D错误。 故选D。 A 2. 关于安全用电下列说法正确的是（ ） A．人体的安全电压是220V B．当有人触电时，应该立即切断电源 C．空气开关“跳闸”一定是电路发生了短路 D．多个大功率用电器可以同时使用一个接线板 【解析】A．人体的安全电压是不高于36V的电压，故A错误； B．当有人触电时，首先切断电源，或者用一根绝缘棒将电线挑开（切勿直接碰触电者），尽快使触电者脱离电源，故B正确； C．空气开关“跳闸”不一定是电路发生了短路，也可能是电路中的总功率过大，故C错误； D．多个大功率用电器不可以同时使用一个接线板，否则可能会使电路中的电流过大，引起火灾，故D错误。故选B。 综合提升训练 B 3．对于如图所示的部分家庭电路，下列说法正确的是（　　） A．a是零线 B．bc之间的电压为 220V C．灯泡和接在插座上的用电器串联 D．测电笔测试插座右孔，氖管会发光 【解析】A． 由图知，开关接在导线a上，所以a是火线，b是零线，故A错误； B．导线b是零线，导线c是地线，零线和大地之间的电压为0，故B错误； C．灯泡和接在插座上的用电器工作时互不影响，是并联关系，故C错误； D．插座的左孔接零线，右孔接火线，所以测电笔插入插座的右插孔氖管发光，故D正确。 故选D。 D 综合提升训练 4．如图所示是现在一般标准住宅内配电系统方框图。下列说法正确的是（　　） A．空调正常工作时，灯泡一定发光 B．如果插座被短路，漏电保护器会跳闸 C．三个空气开关所允许的最大电流相同更有利于保护电路 D．空气开关都闭合，空调正常工作，但是灯泡不亮，用试电笔测插座两孔，都发光，则cd间断路 D 综合提升训练 【解析】A．家庭电路中各用电器之间是并联的，所以空调工作时，灯泡不一定发光，故A错误； B．如果插座短路，电路中电流过大；此时零线和火线的电流相同，漏电保护器不会跳闸，故B错误； C．家庭电路中的用电器是并联的，干路中的电流等于各支路电流的和，不同的用电器正常工作时通过的电流一般不同，因此三个空气开关所允许通过的最大电流不同更有利于保护电路，故C错误； D．若闭合开关后灯泡不亮，而空调还能工作，说明空调的电路是接通的；三孔插座的左孔通过灯泡、空气开关与火线相连，用试电笔检查插座左右孔氖管都发光，说明左右孔与火线之间接通，所以，故障原因可能是cd之间发生了断路，故D正确。故选D。 综合提升训练 5. 图中，用笔画线将灯（开关控制灯）和插座分别接入电路中。 【解析】开关控制灯的亮灭，开关要与灯串联接入电路，为了安全，开关要靠近火线；三孔插座的左孔接零线，右孔接火线，上孔接地线，故作图如图所示。 综合提升训练 6. 科学与生活密切相关，学好科学可以帮助我们解决生产、生活中的问题。 （1）家庭电路中，灯泡和控制此灯泡的开关之间是_____联的；洗衣机工作时，金属外壳要接_____ 。 （2）如图甲所示，是小明家书房的一个两孔插座，他用测电笔测试插座的A孔，氖管发光，当把乙图的台灯接入电路时，将插头的_____ （选填：“C”或“D”）插脚插入A孔更安全。 串 地线 D 综合提升训练 【解析】（1）在家庭电路中， 开关与灯泡串联的时候才能控制灯泡所在电路的通断，所以控制灯泡的开关应与灯泡串联。 洗衣机的金属外壳与地线相连，防止万一漏电时人接触金属外壳发生触电事故。 （2）由题意知，用试电笔测试插座的A孔，氖管发光，说明A孔和火线相通，而开关应与照明电路的火线相连，当断开开关时人接触灯不会发生危险，所以应将插头D插脚插入A孔更安全。 综合提升训练 $