四、家庭电路与安全用电（教学课件）物理新教材苏科版九年级下册

该初中物理课件聚焦家庭电路组成、连接方式、安全用电常识及电路过载现象，通过“家用电器如何安全连接”“触电类型及安全用电”“空气断路器作用”等生活化问题导入，搭建从电路基础到安全应用的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于以实验探究（如电路过载演示实验，用细铜丝和纸条模拟电流过大引发危险）和模型建构（家庭电路结构示意图、实验电路图）为核心，结合测电笔使用、空气断路器原理等生活实例，体现科学探究与科学思维。学生通过直观实验理解电流热效应，教师可借助系统练习与小结提升教学效率，培养物理观念与安全用电责任意识。

苏科版 九年级下册 第十五章 电功和电热 四、家庭电路与安全用电 01 02 03 04 05 CONTENTS 家庭电路的组成 安全用电常识 电路过载现象 学习目标 1. 学习家庭电路的组成与结构示意图； 2. 分析家庭电路中开关、插座、用电器的连接方式； 3. 了解触电的概念；触电的类型； 4. 知道什么是漏电；家庭电路中的两种保护措施； 5. 学习测电笔的使用； 6. 知道影响电路安全的原因； 7. 实验探究并分析电路过载现象。 重点难点 教学重点： 1.家庭电路的组成、结构示意图、连接方式等； 2.触电及其类型；家庭电路中的保护措施； 3.电路过载现象。 1.家庭电路的结构示意图的应用； 2.电路过载现象的应用。 教学难点： 我们的家中有各种家用电器是如何安全连接和使用的? 情景引入 触电的类型有几种？如何安全用电? 空气断路器是我们常见的家庭电路的组成部分?它的作用是什么? PART ONE 家庭电路的组成 家庭电路主要包括进户线(来自电网的电源线)、电能表、配电箱(内有总开关和支路开关) 、 插座 、 用电器等， 图15-16是其结构示意图（见下页） 。 探究新知 电能表 插座 配电箱 进户线 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 。 家庭电路结构示意图 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15-17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。 家庭电路中开关、插座、用电器的连接方式 1．安装前，电工师傅设计了如图所示的家庭电路，其中方框1、2、3、4内的元件未知，下列填写正确的是（ 　　） A．电能表 开关  灯  插座 B．电能表  插座  开关  灯 C．保险盒  开关  灯  插座 D．保险盒  插座  灯  开关 【解析】在家庭电路中，首先接入的是电能表，安装在进户线之后；直接接在火线和零线之间的是插座，用于连接可移动的用电器；开关用于控制电路的通断，应安装在火线上，灯泡是用电器，应与开关串联，故ACD错误，B正确。 B 练一练 PART TWO 安全用电常识 1.安全用电：安全用电包括人身安全和电路安全两个方面。 2. 触电 安全用电 触电 ①我们知道，人体是导体，只要有电压加在人体上，就会有电流通过。 ②触电的概念：通常所说的“触电”是指一定强度的电流通过人体引起的伤害事故。 ③触电的类型:人体触电可能是单线触电，也可能是双线触电，如图15-18所示（见下页）。 单线触电时， 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。 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 图15-18 触电的两种形式 人体触电时，通过的电流与电压和人体的电阻有关。一般来说，人体的电阻较大，但在皮肤潮湿时人体电阻会大幅度减小。 研究表明，对人体来说，安全电压一般不高于36V。 为了安全，用电器的开关必须安装在火线上。这样，开关断开后用电器与火线分离，人碰到用电器时就不会发生危险。 正常情况下，用电器的金属外壳与内部电路之间是绝缘的，人体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。 信息快递 漏电是指由绝缘部 分损坏或其他原因引起的电流泄漏。 漏电 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入大地， 如图15-19 (a) 所示；二是安装漏电保护断路器，如图15-19 (b) 所示， 当电路出现漏电时，它会自动切断电路。 家庭电路的两种保护措施 图15-20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”的规则接人电路 。 图15-21所示的三线插头用于接入三孔插座。它的接地插片较长，插入插座时首先与地线相连，有利于用电安全。 插座 把三脚插头插入三孔插座时，就相当于用电器的外壳接入了大地。 a b c 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，相当于连接a导线、三孔插座外壳（导体）、c导线。 三孔插座中的触电 读一读 测电笔 测电笔是检测火线、零线的工具。图15-22所示为氖管测电笔，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。 如图15-23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。 现在较多使用电子测电笔，图15-24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。 PART THREE 电路过载现象 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：一是电路发生短路，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；二是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。 影响电路安全的原因 实验器材 活动15 .3 演示电路过载的现象 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(6V 10W) 三只，开关三个，带鳄鱼夹的导线若干。 实验演示 1.按图15-25所示的电路图连接电路 。 2. 闭合开关S, 灯L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? 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，当电流增大到一定程度时，细铜丝上的易燃纸条被点燃，如图15-26所示。可以想象，如果家庭电路发生过载，其后果十分严重。 3.家庭电路 家庭的用电器都是并联的，电压相同。 家庭电路中的总功率： P = P1+ P2 + …+ Pn 根据式：P=UI P总=U（I1＋I2 ＋I3+……）=UI总 因家庭电路中的电压U =220V是一定的，P总越大，则 I总越大。 用电器的总功率过大是家庭电路中电流过大的原因之一。 得到： 理论分析 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15 - 27所示。 生活•物理•社会 空气断路器 图15-28(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。 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15-28(b) 所示。当电路发生短路时，通过线圈的电流极大，线图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 。 不过，线圈只有在电流极大(短路)时，才会产生较大的力向下推动中央杠杆。而电路过载时，虽然电流也很大，但线圈产生的磁力却不足以推动中央杠杆。这时，开关下方的双金属片将发挥作用。 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 。 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。 我们要了解安全用电常识，养成安全用电习惯，防患于未然。例如， 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； 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；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。 安全用电常识 1 ．在家庭电路中，输电线进户后应首先接到 ( ) A ．总开关 B ．电能表 C ．保险装置 D ．三孔插座 B 课堂练习 2 ．当家庭电路中使用的用电器越多，则电路的 ( ) A ．总电阻越小 B ．总电流越小 C ．总电压越小 D ．总电压越大 A 3 ．下列有关安全用电的说法或做法中，正确的是 ( ) A ．必须把用电器的开关装在零线上 B ．发现用电器着火，立即泼水灭火 C ．家中的空气开关自动断开，一定是发生了短路的缘故 D ．使用测电笔时，手要接触笔尾金属体 D 4 ．在家庭电路中，如图所示的有关灯泡、开关和插座的连接方法中，其中正确的连接地方是 ( ) A． C． B． D． D 5．如图所示是小明家的部分家庭电路，断开开关，灯泡熄灭，此时用测电笔按照正确的操作方法接触 A 处，氖管 （选填“发光”或“不发光”）；用测电笔按照正确的操作方法接触 B 处，氖管 （选填“发光”或“不发光”），所以该电路 （选填“存在”或“不存在”）安全隐患。 发光 发光 存在 6．小刚晚上做作业时，把台灯的插头插入插座，闭合台灯开关后，他家所有的照明灯都突然熄灭，检查发现总开关已跳闸，故障可能是( ) A ．台灯插头处出现了短路 B ．台灯灯泡处出现了短路 C ．台灯开关的两接线碰线 D ．插座处出现了短路 B 课堂小结 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 1 ．如图为家庭电路的示意图，下列说法正确的是 ( ) A 布置作业 2．小林家卫生间的铝合金吊顶因与绝缘皮破损处的导线接触而带电，维修工人用测电笔接触吊顶检查时发现：同时闭合开关 S1 、S2 ，电动机 M 和电热丝 R 都能正常工作，吹热风，测电笔氖管发光；只闭合开关 S1 ，电动机 M 正常工作，吹冷风，测电笔氖管发光；只闭合开关 S2 ，电动机 M 和电热丝 R 均不工作，测电笔氖管不发光。下图中，关于电路连接方式以及与铝合金吊顶接触的导线破损处的描述最合理的是 ( ) A． C． B． D． A A ．若只闭合S1 时发现L1 、 L2都不亮，说明L1 所在支路短路 B ．若只闭合S1 时发现L1 不亮， L2 正常发光，说明L1 所在支路断路 C ．若只闭合S1 时发现L1 、 L2 都发光但较暗，说明L1 所在支路正常 D ．若只闭合S1 时发现L1 不亮， L2 正常发光，此时用测电笔接触B 点，氖管会发光 3 ．如图所示，在进户线的干路上串联一只标有“220V ；40W ”的校验灯L2 ，检查L1 所在支路情况，下列说法正确的是 ( ) C 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $