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第三章 第 5 节 家庭用电
【知识要点】
一、家庭电路的组成与连接
1. 家庭电路的组成:进户线(火线、零线)、 电能表、断路器、用电器与开关、插座;开关一定要接在火线上。
(1)进户线:
①火线(L):与大地间有 220V 电压。
②零线(N):在入户前已接地,与大地间电压为 0V。
③地线(PE):专门接地的导线(三孔插座才有),用于将用电器金属外壳接地,防止触电。
(2)主要部件及顺序
① 电能表:测量家庭消耗的总电能,输电线进来后先接电能表,安装在干路上。
注意:一般标有额定电压、额定电流、以及脉冲闪烁(如 1200imp/kw.h 就是闪烁 1200 次消耗 1kw.h 即 1 度电)
②断路器( 总开关):控制整个电路的通断,安装在电能表后,串联在火线,便于检修。
③保险装置:过去用熔断器(保险丝),现普遍使用空气开关, 电流过大时自动切断电路。
④用电器与插座:所有用电器和插座都并联在火线与零线之间,以保证各支路独立工作。
2. ★测电笔使用:手接触笔尾金属体,火线接触笔尖金属体(手指千万不能碰笔尖金属体)
【说明】正确使用测电笔接触火线时,火线、测电笔、人体、大地连通,氖管通电发光,高值电阻分担了大部分电压,使人体两端电压不高于36V,人体是安全的;正确使用测电笔接触零线时,无电压,无电流,氖管不亮。
二、安全保护装置
1. 作用:当电流过大时,对电路起保护作用。电流过大的原因有:短路或同时接入过多用电器。
2. 熔断器(保险丝)
(1)材料: 由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成。
(2)原理:当电流过大时,产生热量多,温度达到熔点而熔断, 自动切断电路。
(3)选择:保险丝的额定电流应等于或稍大于电路中所有用电器正常工作的总电流,勿用铜丝或铁丝代替保险丝。
3. 断路器(空气开关)
(1)原理:利用电流的热效应( 断路)使内部脱扣机构动作,断开开关。
(2)优点:无需更换,排除故障后可手动复位,更方便安全
三、插座
1. 两孔插座:左零右火
2. 三孔插座:左零右火上接地,和三脚插头:左火右零上接地。
3. 金属外壳用电器(如冰箱、空调、洗衣机)要接地线,防止触电。
四、触电事故
1. 触电类型与原因
(1)低压触电:
①单线触电:火线—人体—大地,人体直接或间接接触火线,并与大地(或零线)构成通路。
②双线触电:火线—人体—零线,人体同时接触火线和零线,构成通路。
(2)高压触电:
①高压电弧触电:靠近高压带电体到一定距离时,产生电弧放电。
②跨步电压触电:高压线断落地面,两脚间存在电压差。
2. 安全电压:一般情况下,不高于 36V【≤36V】。潮湿环境下安全电压更低(如 24V 、12V)。
3. 家庭电路的电压是 220V ,动力电路的电压是 380V。
4. 触电急救:先切断电源(拉闸或用于燥木棒挑开电线),切勿直接用手拉触电者,再人工呼吸并拨打急救电话。
五、安全用电常识
1. 安全用电
(1)安全用电原则:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
(2)安全用电常识:
①将插头插入插座时,手不要接触金属插脚。 ②不要用湿的手触摸电器、插座和开关。
③防止电线的绝缘层老化或破损。 ④不要在高压线旁钓鱼或放风筝。
⑤不要使插座超负荷。 ⑥避免在浴室中使用电器。
⑦导线旁不要放发热物体。 ⑧不要同时使用大量大功率用电器。
本章高频考点与易错提醒
1. 磁极判断与相互作用:N 、S(北、南极),同名相斥,异名相吸。
2. 右手螺旋定则应用:区分直线电流与螺线管的判断方法。
3. 电磁铁磁性强弱因素: 电流大小、线圈匝数、有无铁芯三要素。
4. 家庭电路安全:断路器接火线、开关接火线、三孔插座左零右火上接地。
5. 安全用电:人体安全电压≤36V ,触电急救必须先断电,再施救。
6. 区分三种电磁现象
项目
电生磁
磁场对电流的作用
磁生电
实验装置图
实验原理
通电导体周围存在磁场
通电导体在磁场中受到力的作用
电磁感应
实验现象
导体通电,小磁针发生偏转
闭合开关,导体运动
导体做切割磁感线运动,灵敏电流计的指针发生偏转
因果关系
电流→磁场
磁场、电流→力
磁场、运动→ 电流
能量转化
—
电能→机械能
机械能→ 电能
影响因素
磁场的方向与电流的方向有关
通电导体受力方向跟电流方向和磁场方向有关(一变则变,两个都变则不变)
感应电流方向跟导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关(一变则变,两个都变则不变)
主要应用
电磁铁、 电磁继电器
电动机、扬声器
发电机、动圈式话筒
应用装置
应用装置
【同步练习】
1.关于家庭电路中的“开关”,下列说法正确的是( )
A.总开关应安装在安全保护装置的后面
B.总开关的作用是便于在检修电路和更换元件时切断电路
C.控制用电器的开关要连接在零线和用电器之间
D.控制用电器的开关短路时可引起空气开关跳闸
2.如图所示为某家庭电路的部分电路,其中甲、乙两处需安装用电器或开关。对此电路,下列说法正确的是( )
A.火线上的保险丝应该改装到零线上
B.甲处应装用电器,乙处应装开关
C.当并联的用电器增多时,通过干路上的保险丝的电流就增大
D.当保险丝熔断后,可以用铜丝代替
3.家用漏电保护器是用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备,家庭电路漏电时通过火线与零线的电流不相等。漏电保护器中有一特殊装置(在图中虚线框内,未画出),该装置检测到这一差异后,便切断电源,起到保护作用。漏电保护器中还有试验电路,由一只开关与电阻R组成,闭合开关S就能模拟漏电情形,试验电路的连接符合要求的是( )
A B C D
4.小科学习了家庭电路后,设计了如图所示的电路,若开关全部闭合,下列判断正确的是( )
A.只有乙灯发光 B.只有丙灯发光
C.只有丁灯发光 D.乙、丙、丁灯均发光
5.某同学在家中更换台灯的灯泡时,先将一只灯泡插入灯座,灯泡正常发光,再将另一只灯泡插入该灯座的一瞬间,灯泡接口冒出火花,同时家中停电,断路器跳闸。原因是( )
A.灯座短路 B.灯座断路 C.灯丝断路 D.第二只灯泡的接头短路
6.如图所示为某家庭卫生间电路,电灯和电热器都在正常工作。在三孔插座上刚插上洗衣机(开关未闭合)的插头时,所有用电器都停止工作,拔出洗衣机的插头后,用测电笔测试三孔插座的左右两孔,氖管都发光,通过分析得出结论是有一根熔丝熔断了。下列分析不合理的是( )
A.一定是零线上的熔丝熔断了
B.断开开关S1、S2,再用测电笔检测三孔插座的左右两孔,氖管都发光
C.只断开开关S1,再用测电笔检测开关S2的上下两个接线柱,氖管都发光
D.只断开开关S2,再用测电笔检测开关S1的上下两个接线柱,氖管都发光
7.电工师傅常用一只额定电压为220 V的灯泡L0(检验灯泡)取代保险丝来检查新安装的照明电路中每个支路的情况,如图所示,当开关S闭合后,再分别闭合开关S1、S2、S3(每次只闭合其中之一)时,可能出现以下三种情况,试判断:(均选填“断路”“短路”或“正常”)
(1)L0正常发光,说明该支路 。
(2)L0发光呈暗红色,说明该支路 。
(3)L0不发光,说明该支路 。
8.图甲为某家用电路示意图,为防止电路短路而引发火灾,小明欲将某款双金属片断路器接入该家庭电路中,图乙为断路器分别在“电路正常”和“某处短路”两种状态的示意图。
(1)将断路器接入图甲中M处时,应选择a、b、c中的 两个接线柱。
(2)若小明将该断路器接入图甲中N处,在使用中因电灯L发生短路导致断路器断开,用测电笔测试插座三个孔的带电情况,其中能使氖管发光的是 (填字母)。
A.接地插孔 B.零线插孔 C.火线插孔
9.因线路或用电器的绝缘层老化,家庭电路会发生漏电现象,漏电现象严重时会引发用电安全事故。漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时的保护装置,如图所示,未发生漏电时I1=I2,与如果电路中某处发生漏电,即有电流I3通过其他路径流入大地而使I1与I2的差值大于一定值时,漏电保护器会快速自动切断电路,此时I3的值称为动作电流。
(1)关于漏电保护器,下列说法正确的是 (填字母)。
A.当电路发生短路时,漏电保护器会自动切断电路
B.漏电保护器跳闸后按下试验按钮即可恢复供电
C.正常情况下家庭电路中火线中的电流大于零线中的电流
D.人站在绝缘物上双手分别触摸火线与零线,漏电保护器不会切断电路
(2)如果电路中发生漏电,漏电电流为I3,则I1、I2、I3大小关系的表达式为 。
(3)由于安装人员的疏忽,在安装三孔插座时,误将连接零线和地线的孔接反。此时如果将洗衣机的三脚插头插入该插座,漏电保护器 会 (选填“会”或“不会”)断开,理由是
。
10.如图甲是小利设计的一种限流器原理图,当电流超过限制电流时,衔铁N被电磁铁M吸引过去,匀质的金属杆OA在弹簧拉力作用下绕O点转动,电路断开。
(1)若要把限流器接入家庭电路中,从安全用电角度考虑,应该把它接在进户线的 线上。
(2)调试时,电流远远超过设计的限制电流,限流器没有切断电路。为达到设计要求,应把滑动变阻器滑片P向 移动。
(3)图乙是小红设计的另一种限流器原理图,比较甲、乙两图,说明甲原理图的最大优点:①
。② 。
11.如图所示为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机,正常工作电压为220 V,有两个加热挡位。设计师最初设计的内部电路有如图所示的甲、乙两种接法(图中开关可逆时针转动,分别与“1”“2”触点接触时连通电路),其中电热丝R1=60 Ω,R2=44 Ω。
(1)熔断器要用到保险丝,保险丝的选取原则是其额定电流 (选填“大于”“小于”“等于或略小于”或“等于或略大于”)用电器中的最大的正常工作电流。
(2)(3分)已知熔断器里保险丝额定电流为8 A(保险丝电阻忽略不计),请计算分析哪种电路图符合设计师的选择(结果保留一位小数)。
【同步练习】参考答案
1.关于家庭电路中的“开关”,下列说法正确的是( B )
A.总开关应安装在安全保护装置的后面
B.总开关的作用是便于在检修电路和更换元件时切断电路
C.控制用电器的开关要连接在零线和用电器之间
D.控制用电器的开关短路时可引起空气开关跳闸
2.如图所示为某家庭电路的部分电路,其中甲、乙两处需安装用电器或开关。对此电路,下列说法正确的是( C )
A.火线上的保险丝应该改装到零线上
B.甲处应装用电器,乙处应装开关
C.当并联的用电器增多时,通过干路上的保险丝的电流就增大
D.当保险丝熔断后,可以用铜丝代替
3.家用漏电保护器是用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备,家庭电路漏电时通过火线与零线的电流不相等。漏电保护器中有一特殊装置(在图中虚线框内,未画出),该装置检测到这一差异后,便切断电源,起到保护作用。漏电保护器中还有试验电路,由一只开关与电阻R组成,闭合开关S就能模拟漏电情形,试验电路的连接符合要求的是( C )
A B C D
4.小科学习了家庭电路后,设计了如图所示的电路,若开关全部闭合,下列判断正确的是( B )
A.只有乙灯发光 B.只有丙灯发光
C.只有丁灯发光 D.乙、丙、丁灯均发光
5.某同学在家中更换台灯的灯泡时,先将一只灯泡插入灯座,灯泡正常发光,再将另一只灯泡插入该灯座的一瞬间,灯泡接口冒出火花,同时家中停电,断路器跳闸。原因是( D )
A.灯座短路 B.灯座断路 C.灯丝断路 D.第二只灯泡的接头短路
6.如图所示为某家庭卫生间电路,电灯和电热器都在正常工作。在三孔插座上刚插上洗衣机(开关未闭合)的插头时,所有用电器都停止工作,拔出洗衣机的插头后,用测电笔测试三孔插座的左右两孔,氖管都发光,通过分析得出结论是有一根熔丝熔断了。下列分析不合理的是( B )
A.一定是零线上的熔丝熔断了
B.断开开关S1、S2,再用测电笔检测三孔插座的左右两孔,氖管都发光
C.只断开开关S1,再用测电笔检测开关S2的上下两个接线柱,氖管都发光
D.只断开开关S2,再用测电笔检测开关S1的上下两个接线柱,氖管都发光
7.电工师傅常用一只额定电压为220 V的灯泡L0(检验灯泡)取代保险丝来检查新安装的照明电路中每个支路的情况,如图所示,当开关S闭合后,再分别闭合开关S1、S2、S3(每次只闭合其中之一)时,可能出现以下三种情况,试判断:(均选填“断路”“短路”或“正常”)
(1)L0正常发光,说明该支路 短路 。
(2)L0发光呈暗红色,说明该支路 正常 。
(3)L0不发光,说明该支路 断路 。
8.图甲为某家用电路示意图,为防止电路短路而引发火灾,小明欲将某款双金属片断路器接入该家庭电路中,图乙为断路器分别在“电路正常”和“某处短路”两种状态的示意图。
(1)将断路器接入图甲中M处时,应选择a、b、c中的 a、c 两个接线柱。
(2)若小明将该断路器接入图甲中N处,在使用中因电灯L发生短路导致断路器断开,用测电笔测试插座三个孔的带电情况,其中能使氖管发光的是 BC (填字母)。
A.接地插孔 B.零线插孔 C.火线插孔
9.因线路或用电器的绝缘层老化,家庭电路会发生漏电现象,漏电现象严重时会引发用电安全事故。漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时的保护装置,如图所示,未发生漏电时I1=I2,与如果电路中某处发生漏电,即有电流I3通过其他路径流入大地而使I1与I2的差值大于一定值时,漏电保护器会快速自动切断电路,此时I3的值称为动作电流。
(1)关于漏电保护器,下列说法正确的是 D (填字母)。
A.当电路发生短路时,漏电保护器会自动切断电路
B.漏电保护器跳闸后按下试验按钮即可恢复供电
C.正常情况下家庭电路中火线中的电流大于零线中的电流
D.人站在绝缘物上双手分别触摸火线与零线,漏电保护器不会切断电路
(2)如果电路中发生漏电,漏电电流为I3,则I1、I2、I3大小关系的表达式为 I1=I2+I3 。
(3)由于安装人员的疏忽,在安装三孔插座时,误将连接零线和地线的孔接反。此时如果将洗衣机的三脚插头插入该插座,漏电保护器 会 (选填“会”或“不会”)断开,理由是 零线接地,流出电流I2为零,I1和I2的差异很大,漏电保护器立即断开 。
10.如图甲是小利设计的一种限流器原理图,当电流超过限制电流时,衔铁N被电磁铁M吸引过去,匀质的金属杆OA在弹簧拉力作用下绕O点转动,电路断开。
(1)若要把限流器接入家庭电路中,从安全用电角度考虑,应该把它接在进户线的 火 线上。
(2)调试时,电流远远超过设计的限制电流,限流器没有切断电路。为达到设计要求,应把滑动变阻器滑片P向 左 移动。
(3)图乙是小红设计的另一种限流器原理图,比较甲、乙两图,说明甲原理图的最大优点:① 甲能调节限制电流的大小,而乙不能 。② 图甲中,当电路中电流过大时会自动断电,需要人工合闸才能通电 。
11.如图所示为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机,正常工作电压为220 V,有两个加热挡位。设计师最初设计的内部电路有如图所示的甲、乙两种接法(图中开关可逆时针转动,分别与“1”“2”触点接触时连通电路),其中电热丝R1=60 Ω,R2=44 Ω。
(1)熔断器要用到保险丝,保险丝的选取原则是其额定电流 等于或略大于 (选填“大于”“小于”“等于或略小于”或“等于或略大于”)用电器中的最大的正常工作电流。
(2)(3分)已知熔断器里保险丝额定电流为8 A(保险丝电阻忽略不计),请计算分析哪种电路图符合设计师的选择(结果保留一位小数)。
【答案】 (2)如果选择电路甲,当开关旋至触点1、2之间时,电路为R2的简单电路,此时的电路中的电流最大,则电路中的最大电流为Imax===5 A。
如果选择电路乙,当开关旋至触点1、2之间时,R1、R2并联,此时电路中电流最大,因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,所以,电路中的最大电流为Imax'=I1+I2==≈8.7 A。因熔断器里的保险丝额定电流为8 A,所以,设计师应该选择电路甲。
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