16.1 家庭电路（讲义）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

本讲义聚焦初中物理“家庭电路”核心知识点，系统梳理家庭电路的组成（进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、插座、用电器等）及各部分作用，衔接试电笔的结构、使用方法与原理，搭建从整体到具体工具的学习支架。 资料设计融入随学随练即时巩固，题型分层（基础通关、素养提升、迁移创新）且联系生活实际（如电热毛巾架、空气开关），通过模型建构家庭电路、科学推理故障分析培养科学思维，强化安全用电意识渗透科学态度与责任，课中辅助教师高效教学，课后助力学生查漏补缺。

第十六章 生活用电 第1节 家庭电路 课标要点 1.熟知家庭电路整体组成与各部分排布顺序、作用； 2.掌握试电笔结构、使用方法、辨别火线零线原理；了解安全用电基础常识。 学习重难点 重点：家庭电路组成顺序；试电笔使用规范与原理。 难点：区分火线、零线、地线各自作用；试电笔发光内在原理。 知识点 家庭电路的组成 1. 家庭电路的组成：家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、电灯、插座、导线等组成。 2. 家庭电路中各部分电路及作用： （1）进户线：进户线有两条，一条是端线，也叫火线，一条是零线。火线与零线之间的电压是220V。火线与地面间的电压为220V。正常情况下，零线之间和地线之间的电压为0V。 （2）电能表：电能表安装在家庭电路的干路上，这样才能测出全部家用电器消耗的电能。 （3）闸刀开关：闸刀开关安装在家庭电路的干路上，控制整个电路的通断。 （4）保险丝： 电路符号： 材料：保险丝是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的。（原因：保险丝电阻较大，使得电能转化为热的功率比较大，保险丝温度易升高，达到熔点后就自动熔断。） 保险丝规格：保险丝越粗，额定电流越大。 选择：保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流。 连接：保险丝应串联在家庭电路的干路上，且一般只接在火线上。 注意事项：不能用较粗的保险丝或铁丝、铜丝、铝丝等代替标准的保险丝。因为铜丝的电阻小，产生的热量少，铜的熔点高，不易熔断。 电能表、闸刀开关和保险丝是按照顺序依次连接在家庭电路干路上的。 （5）插座 种类：常见的插座有二孔插座（下图左）和三孔插座（下图右）。 安装：把三脚插头插在三孔插座里，在把用电部分连入电路的同时，也把用电器的金属外壳与大地连接起来，防止了外壳带电引起的触电事故。（万一用电器的外壳和电源火线之间的绝缘损坏，使外壳带电，电流就会流入大地，不致对人造成伤害。） E N L 接地线 接火线 接零线 （6）用电器（电灯）和开关： 家庭电路中各用电器是并联的；开关和用电器串联，开关必须串联在火线中；与灯泡的灯座螺丝口相接的必须是零线。 随学随练在如图所示的家庭电路中，开关闭合后灯泡不亮，用测电笔接触a点时，测电笔的氖管不发光。而接触b、c、、四处时，测电笔氖管均发光。则该家庭电路的故障是：_____两点之间发生了_____（填“断路”或“短路”） 【答案】 a、b 断路 【详解】[1][2]开关闭合后灯泡不亮，用测电笔接触a点时，测电笔的氖管不发光。而接触b、c、、四处时，测电笔氖管均发光，由此可知，电路出现了断路故障，而不是短路，家庭电路各用电器是并联的，若短路故障，则测电笔接触a、b、c、d、e五处时氖管均不发光，这五处也被短路，实际情况是空气开关会在极短时间跳闸，断开干路。当测电笔接触b、c、、四处时，测电笔氖管均发光，说明这四处与相线连通，用测电笔接触a点时，测电笔的氖管不发光，说明处没有与相线连通，则可判断该家庭电路的故障是a、b两点之间发生了断路。 知识点 试电笔（重点） 1.作用 辨别家庭电路中的火线和零线。 2.内部结构 金属笔尖、电阻、氖管、弹簧、笔尾金属体。内部配有超大阻值电阻：极大减小微弱电流，保证人体使用安全。 3.正确使用方法 手必须接触笔尾金属体，笔尖触碰被测导线： 氖管发光→接触的是火线； 氖管不发光→接触的是零线。 【注意】：手不触碰笔尾金属体，无论碰火线零线，氖管都不会发光，无法检测。 4.发光原理 笔尖接触火线→微弱电流经过试电笔、人体流入大地，形成闭合回路，氖管通电发光；零线与大地无电压差，无电流，氖管不亮。 随学随练如图所示是氖管试电笔的结构图，下列说法正确的是（　　） A．试电笔可以用来检测物体所带电荷的种类 B．使用试电笔时，手不能触碰到试电笔的任何金属部分 C．使用试电笔时，要握住试电笔的绝缘杆部分，同时用手接触金属笔卡 D．在正确使用试电笔的情况下，若试电笔的金属笔尖接触零线，则氖管一定发光 【答案】C 【详解】A．试电笔不是检测物体所带电荷种类的，是辨别火线和零线的仪器，故A错误； B．使用试电笔时，手必须接触金属笔卡或笔尾的金属体，这样才能使氖管发光，如果手不触碰任何金属部分，就无法形成回路，试电笔不能正常工作，故B错误； C．使用试电笔时，要握住试电笔的绝缘杆，同时用手接触金属笔卡，使火线、试电笔、人体、大地形成回路，若接触的是火线，氖管会发光，故C正确； D．零线与大地之间电压为0，在正确使用试电笔的情况下，若试电笔的金属笔尖接触零线，氖管不会发光，故D错误。 故选C。 题型 家庭电路的组成 活学活用图所示为家庭电路的简化电路图，若该电路中各处的连接都是正确的，则关于该家庭电路，下列说法中正确的是（　　） A．a线是零线，b线是火线 B．插座之间是并联关系 C．电能表是测量家庭电路中用电器总功率的仪表 D．台灯与电视机接入电路时，是串联关系 【答案】B 【详解】A．在家庭电路中，开关应接在火线上，则a是火线，b是零线，故A错误； B．由图可知，各个插座之间是并联的，能使插入插座上的用电器之间互不影响，单独工作，故B正确； C．用电器工作时要消耗电能，电能表就是用来测量家庭电路中用电器消耗电能的仪表，故C错误； D．由图可知，台灯与电视机接入电路时是并联关系，它们既可以同时工作，又可以单独工作，故D错误。 故选B。 题型 试电笔 活学活用在如图所示的家庭电路中，开关闭合后灯泡不亮，用测电笔分别接触、、、四处时，测电笔氖管均发光。则电路中的故障可能是（　　） A．中性线某处断路 B．相线某处断路 C．灯泡断路 D．开关短路 【答案】A 【详解】开关闭合后灯泡不亮，用测电笔分别接触、、、四处时，测电笔氖管均发光。 测d点测电笔氖管均发光，说明相线正常；测c点测电笔氖管均发光，说明开关正常；测b点测电笔氖管均发光，说明bc之间导线正常；测a点测电笔氖管均发光，说明灯丝没断，中性线不正常，中性线某处断路，a点通过灯丝与相线相连，所以此时测a点测电笔氖管发光。故A符合题意；BCD不符合题意。 故选A。 基础通关 1．关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（     ） A．电能表是测量消耗电能多少的仪表 B．家庭电路中的电冰箱和空调是串联的 C．导致家庭电路中电流过大的原因一定是短路 D．可以把用电器的三脚插头改为两脚插头接在两孔插座上使用 【答案】A 【详解】A．电能表的作用就是测量家庭电路消耗电能多少的仪表，故A正确； B．家庭电路中，用电器需要互不影响、独立工作，因此所有用电器都是并联的，电冰箱和空调也为并联，故B错误； C．家庭电路电流过大的原因有两种：短路、电路总功率过大，不是一定由短路造成，故C错误； D．三脚插头的上脚用来连接用电器金属外壳接地，可防止漏电触电，改为两脚插头后失去接地保护，漏电时易发生危险，不能这样使用，故D错误。 故选A。 2．如图所示，甲图是酒店的房卡及插卡槽，它相当于一个开关，只有把房卡插入卡槽里时，房间内的灯才能工作，如果把房卡取出卡槽，灯便不能工作。请根据实际情况在乙图中画出完整的实物连线电路图。 【答案】 【详解】房卡相当于房间电路的总开关，只有插入房卡房间电路才能工作，因此总开关房卡要接在干路的火线上。根据家庭电路安全接线规则：开关需要接在火线上，断开开关时，后续电路不带电，保证安全，因此火线先经过总开关房卡，再经过控制灯泡的开关，最后接入灯泡，灯泡另一端直接接零线即可，灯泡不需要接地线。 3．小明观察到教室内的一个开关可以同时控制两盏灯，他画出了如图所示的四种连接方式，其中两灯并联且符合安全用电原则的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】本题需满足两个要求：①两灯并联；②符合安全用电原则（开关接在火线上，断开开关后用电器不带电），且开关同时控制两盏灯，开关需接在干路。 A．两个灯泡两端分别连接，为并联，开关接在火线上，且位于干路，可同时控制两灯，符合要求，故A符合题意； B．两个灯泡顺次连接，为串联，不符合“两灯并联”的要求，故B不符合题意； C．开关接在零线上，断开开关后，灯泡仍然与火线相连，存在触电风险，不符合安全用电原则，故C不符合题意； D．两个灯泡虽然是并联，但开关只接在其中一盏灯的支路上，只能控制一盏灯，且另一盏灯始终与火线相连，不符合要求，故D不符合题意。 故选A。 4．如图所示，在家庭电路中，判断零线与火线时，手拿试电笔方法正确的示意图是_____图。（选填“甲”或“乙”） 【答案】甲 【详解】在家庭电路中，判断零线与火线时，手必须接触笔尾金属体，这样可以确保带电体、试电笔、人体与大地形成回路，使氖泡发光，手拿试电笔方法正确的示意图是甲。 5．（多选）下列关于家庭电路和安全用电的说法，其中正确的是（    ） A．电能表是测量用电器消耗电能的仪表 B．家庭电路中的电冰箱和空调是并联的 C．家庭电路中安装地线，用电器工作时将更加省电 D．空气开关跳闸一定是发生了短路现象 【答案】AB 【详解】A．电能表是用来测量用户在一段时间内消耗电能多少的仪表，单位通常为“千瓦时”（度），故A正确； B．在家庭电路中，各用电器之间是并联的。这是因为并联电路中各用电器相互不影响，它们可以独立工作，互不干扰。电冰箱和空调作为家庭中的不同用电器，在使用时可以单独开启或关闭，它们之间是并联关系，故B正确； C．地线的作用是在用电设备发生漏电时，将电流引入大地，避免人触电，起到保护人身安全的作用，与用电器是否省电没有关系，故C错误； D．空气开关跳闸的原因主要有两个：一是发生短路，此时电路中的电流会急剧增大；二是用电器的总功率过大，根据P=UI，在家庭电路电压U一定的情况下，总功率P过大，会导致干路电流I过大，也会使空气开关跳闸。所以空气开关跳闸不一定是发生了短路现象，故D错误。 故选AB。 素养提升 6．冬天，潮湿的毛巾容易滋生细菌，于是小明家安装了如图所示的隐藏式电热毛巾架，一组毛巾架，共4根加热棒，每根加热棒的额定电压为220 V，额定功率为22 W，正常工作时总功率88 W。 (1)求一根加热棒正常工作时的电阻。 (2)某理发店计划安装同款电热毛巾架。已知店里同时使用的其它用电器的总功率为6050 W，空气开关的脱扣（断开）电流为32 A。求为了保证空气开关不脱扣，最多能安装几组这种毛巾架。 【答案】(1) (2)能安装11组 【详解】（1）由电功率公式变形可得一根加热棒正常工作时的电阻 （2）理发店内用电器同时工作的最大功率 能供毛巾架消耗的电功率 每组毛巾架总功率为88W，能够安装的毛巾架总组数为 故能安装11组 7． (1)如图甲所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球时，观察到验电器的两片金属箔张开，其原因是___________（选填“同种”或“异种”）电荷相互排斥。 (2)图乙中，电能表的示数为___________。 (3)用笔画线代替导线，将图丙各元件正确连入电路，要求开关只控制灯泡。 【答案】(1)同种 (2)1038.5 (3) 【详解】（1）用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，接触验电器金属球后，电荷会转移使金属箔带上同种电荷。根据电荷间的相互作用规律，同种电荷相互排斥，所以金属箔会张开。 （2）电能表的最后一位是小数位，单位为kW⋅h ，故图乙中电能表的示数为1038.5kW⋅h 。 （3）三孔插座遵循 “左零、右火、上接地” 的原则，将左侧接线柱接零线，右侧接火线，上方接地线。 开关必须接在火线与灯泡顶端的金属点之间，这样断开开关时，灯泡不带电，保证安全；灯泡的螺旋套接零线。如图所示： 8．请用笔画线表示导线，将图中的三孔插座、照明灯及其开关正确地接入家庭电路中。 【答案】 【详解】照明灯的接法：开关与相线连接，再与照明灯相连，照明灯的另一端与中性线相连；三孔插座的接法：左边接中性线，右边接相线，中间接保护线，如图所示： 9．图所示为家庭电路布线情况示意图，下列说法正确的是（　　） A．线是零线，线是火线 B．用电器都是串联在电路中的 C．电能表测量电能的单位是， D．正常情况下，火线与零线之间有220V电压，零线与地之间没有电压 【答案】D 【详解】A．在家庭电路中，为了安全，开关必须接在火线上。从图中可以看出，总开关和分路开关都接在了a线上，因此a线是火线，b线是零线。故A错误； B．家庭电路中的各用电器都是并联工作的，这样它们才能在额定电压下正常工作，并且互不影响。 如果串联，各用电器会分担总电压，导致无法正常工作。故B错误； C．电能表是测量消耗电能的仪表，其常用单位是千瓦时（kW·h），俗称“度”。且，故C错误； D．在我国的家庭电路中，火线与零线之间的电压是220V。 零线在正常情况下是接地的，其电位与大地相同，所以零线与地之间没有电压。 故D正确。 故选D。 10．在家庭电路中，若空气开关“跳闸”，则（　　） A．一定是用电器的总功率过大 B．一定是发生了短路 C．可能是某用电器发生了断路 D．可能是两孔插座中的两个线头相碰 【答案】D 【详解】AB．在家庭电路中，当电路发生短路或电路中用电器总功率过大时，干路中的电流会过大，会导致空气开关“跳闸”，故AB不符合题意； C．当某用电器发生了断路，干路中的电流会减小，因此不会导致空气开关“跳闸”，故C不符合题意； D．两孔插座中的两个线头相碰是短路的一种情况，是导致“跳闸”的可能原因，故D符合题意。 故选D。 迁移创新 11．科普阅读题。 综合实践：研究电热式烧制炉 学校《陶艺》课上，烧制不同的陶器、瓷器作品需要不同的温度，为能满足上述要求，小明设计了一个电热式烧制炉的电路模型如图甲所示；工作电路：为电源开关；为衔铁的同步开关（电磁继电器吸下衔铁时同时断开）；烧制炉的加热元件由阻值为的和阻值为的两个发热电阻组成，闭合开关和，烧制炉开始工作，先高功率升温，当炉内达到所需临界高温时，就切换进入保温档，当降到临界低温时，再切换进入高温档；控制电路：烧制炉利用温差电源控制炉内温度达成控温烧制，温差电源的热点（点）放在炉中，冷点（点）放在低温恒温箱中，其提供的电压与两点间的温度差关系如图乙所示（满足线性关系），闭合开关，当电磁继电器中电流达到时，电磁铁恰好能将弹性衔铁吸下，同步断开；一段时间后，电磁继电器的电流降到，就释放弹性衔铁，同步闭合；如此反复，直至烧制结束； (1)关于电热式烧制炉，下列说法正确的是______。 A．刚开始工作时，衔铁应被电磁铁吸下 B．为安全工作，应选择两孔插座使用 C．当衔铁被吸下时，和串联工作 D．温差电源提供的电压是恒定的 (2)烧制炉正常工作时，低功率保温挡为______；烧制炉烧制某陶瓷作品时，工作电路的高功率和低功率随时间变化情况如图丙所示，则烧制炉完成本次工作消耗的电能共为______； (3)通过改变接入电路的阻值，可改变烧制炉内的烧制温度，已知电磁继电器的线圈电阻值为，温差电源的冷点温度恒为，烧制陶器需控制炉内临界高温为，此温度下温差电源提供的电压为______，现要烧制骨瓷作品需控制炉内临界高温为，在烧制陶器基础上需将的滑片向______移动； (4)若小薛将调成，求此电热式烧制炉的保温范围______。 【答案】(1)C (2) 200 2.9 (3) 20 右 (4)620℃~920℃ 【详解】（1）A.刚开始工作时，工作电路应高功率加热，衔铁应被释放，故A错误； B．为安全工作，应选择带有接地的三孔插座，故B错误； C．当衔铁被吸下时，S2断开， R1和R2串联，工作电路处于保温挡，故C正确； D．温差电源提供的电压由温度差决定，温度差并不是固定的，电压也不是恒定的，故D错误。 故选C。 （2）[1]烧制炉低功率时R1和R2串联，总电阻 此时功率为 [2]高功率挡的功率 低温挡功率 由图丙知，高功率工作时间为 低功率工作时间为 本次工作消耗的电能 （3）温度差为，根据图乙中的电压与温差的线性关系，温差从变为，温差变成4倍，电压也变成4倍，此时的电压为20mV。 临界温度升高，需要加热时间更长，衔铁要被释放的时间更长，控制电路中的电流要较慢达到0.015A，故要将R0的滑片向右移动； （4）将R0调成1Ω，线圈电阻值为0.5Ω，当电流达到0.015A，电磁铁恰好能将弹性衔铁吸下时，此时电压为 根据图乙的线性关系可知，电压从变为，电压变为9倍，温差变为9倍，温度差由变为900℃。 由于冷点温度恒为20℃，则烧制炉内高温为 此时衔铁被吸下，工作电路开始低功率保温，温度下降。当温度降低到衔铁刚好被释放时控制电路电流为0.01A，电路的电压为 根据图乙的线性关系图可知，电压从变为，电压变为6倍，温差变为6倍，温度差由变为600℃。 由于冷点温度恒为20℃，则烧制炉内低温为 所以，电热式烧制炉的保温范围为； 12．下图是规范连接的家庭电路的一部分，下列说法正确的是（    ） A．点所在的进户线是零线 B．闭合开关，若灯不亮，熔断器未烧断，可能是灯发生了短路故障 C．闭合开关，若点左方进户线断路，用试电笔检测点时，氖管发光 D．若点所在导线断路，三孔插座仍可安全使用 【答案】C 【详解】A．熔断器通常与进户线的火线相连，因此a点所在的进户线是火线，故A错误； B．若灯L短路，熔断器会因电流过大熔断，而题目中熔断器未烧断，说明不是短路故障，可能是灯L断路，故B错误； C．闭合开关S，若点左方进户线断路，电流可从火线经过a、d、b到c，此时用测电笔检测c点时，由于c点与火线连接，因此氖管发光，故C正确； D．若e点所在导线断路，会导致用电器在使用时与地线断开，易造成触电事故，这时三孔插座不能安全使用，故D错误。 故选C。 13．家庭厨房中标有“220V-1800W”的电火锅、“220V-880W”的电饭锅和一个插线板，其参数如图所示。求： 适用标准：国标 最大电流：10A 最大电压：250V 最大功率：2500W 全长：1.8m (1)电饭锅正常工作时的电流； (2)两个用电器能否同时插在该插线板上使用，请计算说明。 【答案】(1)4A (2)因为 P总 > P最大，所以两个用电器不能同时插在该插线板上使用。 【详解】（1）已知电饭锅的额定电压 U额1=220V，额定功率 P额1=880W 电饭锅正常工作时的电流 （2）电火锅的额定功率 P额2=1800W，电饭锅的额定功率 P额1=880W 当两个用电器同时正常工作时，总功率为P总 = P额1 + P额2 = 880W + 1800W = 2680W 由图可知，插线板允许的最大功率 P最大=2500W 因为 P总 > P最大，所以两个用电器不能同时插在该插线板上使用。 14．按要求完成下列填空； (1)如图甲所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球时，观察到验电器的两片金属箔张开，其原因是______（选填“同种”或“异种”）电荷相互排斥。 (2)图乙中，电能表的示数为______。 (3)用笔画线代替导线，将图丙各元件正确连入电路，要求开关只控制灯泡。 【答案】(1)同种 (2)1038.5 (3) 【详解】（1）验电器的两片金属箔片与丝绸摩擦过的玻璃棒接触后带有同种电荷，由于同种电荷相互排斥，所以两片金属箔片张开。 （2）图乙中，电能表的单位是kW·h，最后一位是小数位，则电能表的示数为1038.5kW·h。 （3）为保障用电安全，开关应接在火线与灯泡之间，故火线进入开关，零线直接接入灯泡的螺旋套；开关只控制灯泡，三孔插座独立工作，三孔插座遵循“左零右火上接地”的原则接入电路，即插座的左孔接零线，右孔接火线，上孔接地线，如图所示： 15．请阅读《家庭用电的“智能卫士”——空气开关》并回答问题。 家庭用电的“智能卫士”——空气开关 在每个家庭的配电箱内，都藏着一群默默守护的“智能卫士”——空气开关，如图为空气开关简化后的原理图。它串联在家庭主电路中，能监测电路中的电流变化，当微波炉、电烤箱等大功率电器同时启动导致电路“超载”，或因电线老化引发火线与零线意外接触发生短路时，它会瞬间“跳闸”切断电源，避免火灾、电器烧毁等危险，是低压配电系统中不可或缺的核心保护装置。 相较于老式保险丝，空气开关采用机械结构，通过双金属片和电磁铁触发跳闸，切断速度快（短路时仅需0.01秒）。可重复使用，跳闸后排查故障即可复位，无需更换部件，且能精准区分过载与短路，保护更精准、使用更便捷。 空气开关的核心工作原理基于两个关键机制：过载保护和短路保护。分别对应不同的电路异常场景： 保护类型 触发条件 原理机制 过载保护 电路电流超过额定值（如多台大功率电器同时工作） 双金属片受热弯曲。推动顶杆，使器钩与锁扣脱开。锁扣在弹簧的作用下将触点分离。切断电源 短路保护 电路短路导致电流骤增（如火线与零线直接接触） 电磁脱扣器产生的强磁力吸合并撞击顶杆，使器钩与锁扣脱开。锁扣在弹簧的作用下将触点分离。切断电源 这个默默工作的“智能卫士”，用简单的机械、电磁和热学原理守护着用电安全。了解它、正确使用它，才能让家庭电路更可靠，生活更安心。请根据上述材料，回答下列问题： (1)当电路发生短路时，空气开关利用了电流的______（选填“热”或“磁”）效应，切断电路； (2)某家庭厨房空气开关的额定电流为25A，家庭电路电压为220V，若在厨房同时使用1000W的电饭煲、2000W的电磁炉和1200W的微波炉，厨房空气开关______（选填“会”或“不会”）跳闸； (3)空气开关相对于老式保险丝的优点是：____________；（请写出一条即可） (4)多台大功率电器同时工作时，空气开关跳闸的原理机制是：__________________。 【答案】(1)磁 (2)不会 (3)可重复使用 (4)双金属片受热弯曲，推动顶杆，使器钩与锁扣脱开，锁扣在弹簧的作用下将触点分离，切断电源 【详解】（1）根据材料中短路保护的原理机制：“电磁脱扣器产生的强磁力吸合并撞击顶杆，使器钩与锁扣脱开”，可知当电路发生短路时，电流瞬间增大，电流的磁效应显著增强，电磁铁产生强磁性，从而触发脱扣器，切断电路。因此，这里利用了电流的磁效应。 （2）三台电器同时工作时的总功率 根据可知，电路中的总电流 小于空气开关的额定电流25A，所以空气开关不会跳闸。 （3）根据材料第二段：“相较于老式保险丝，空气开关……可重复使用，跳闸后排查故障即可复位，无需更换部件，且能精准区分过载与短路，保护更精准、使用更便捷。”可知，空气开关的优点包括可重复使用、切断速度快、保护更精准、使用更便捷等。 （4）多台大功率电器同时工作属于电路过载的情况。根据材料中的表格，过载保护的原理机制是：双金属片受热弯曲，推动顶杆，使器钩与锁扣脱开，锁扣在弹簧的作用下将触点分离，切断电源。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十六章 生活用电 第1节 家庭电路 课标要点 1.熟知家庭电路整体组成与各部分排布顺序、作用； 2.掌握试电笔结构、使用方法、辨别火线零线原理；了解安全用电基础常识。 学习重难点 重点：家庭电路组成顺序；试电笔使用规范与原理。 难点：区分火线、零线、地线各自作用；试电笔发光内在原理。 知识点 家庭电路的组成 1. 家庭电路的组成：家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、电灯、插座、导线等组成。 2. 家庭电路中各部分电路及作用： （1）进户线：进户线有两条，一条是端线，也叫火线，一条是零线。火线与零线之间的电压是220V。火线与地面间的电压为220V。正常情况下，零线之间和地线之间的电压为0V。 （2）电能表：电能表安装在家庭电路的干路上，这样才能测出全部家用电器消耗的电能。 （3）闸刀开关：闸刀开关安装在家庭电路的干路上，控制整个电路的通断。 （4）保险丝： 电路符号： 材料：保险丝是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的。（原因：保险丝电阻较大，使得电能转化为热的功率比较大，保险丝温度易升高，达到熔点后就自动熔断。） 保险丝规格：保险丝越粗，额定电流越大。 选择：保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流。 连接：保险丝应串联在家庭电路的干路上，且一般只接在火线上。 注意事项：不能用较粗的保险丝或铁丝、铜丝、铝丝等代替标准的保险丝。因为铜丝的电阻小，产生的热量少，铜的熔点高，不易熔断。 电能表、闸刀开关和保险丝是按照顺序依次连接在家庭电路干路上的。 （5）插座 种类：常见的插座有二孔插座（下图左）和三孔插座（下图右）。 安装：把三脚插头插在三孔插座里，在把用电部分连入电路的同时，也把用电器的金属外壳与大地连接起来，防止了外壳带电引起的触电事故。（万一用电器的外壳和电源火线之间的绝缘损坏，使外壳带电，电流就会流入大地，不致对人造成伤害。） E N L 接地线 接火线 接零线 （6）用电器（电灯）和开关： 家庭电路中各用电器是并联的；开关和用电器串联，开关必须串联在火线中；与灯泡的灯座螺丝口相接的必须是零线。 随学随练在如图所示的家庭电路中，开关闭合后灯泡不亮，用测电笔接触a点时，测电笔的氖管不发光。而接触b、c、、四处时，测电笔氖管均发光。则该家庭电路的故障是：_____两点之间发生了_____（填“断路”或“短路”） 知识点 试电笔（重点） 1.作用 辨别家庭电路中的火线和零线。 2.内部结构 金属笔尖、电阻、氖管、弹簧、笔尾金属体。内部配有超大阻值电阻：极大减小微弱电流，保证人体使用安全。 3.正确使用方法 手必须接触笔尾金属体，笔尖触碰被测导线： 氖管发光→接触的是火线； 氖管不发光→接触的是零线。 【注意】：手不触碰笔尾金属体，无论碰火线零线，氖管都不会发光，无法检测。 4.发光原理 笔尖接触火线→微弱电流经过试电笔、人体流入大地，形成闭合回路，氖管通电发光；零线与大地无电压差，无电流，氖管不亮。 随学随练如图所示是氖管试电笔的结构图，下列说法正确的是（　　） A．试电笔可以用来检测物体所带电荷的种类 B．使用试电笔时，手不能触碰到试电笔的任何金属部分 C．使用试电笔时，要握住试电笔的绝缘杆部分，同时用手接触金属笔卡 D．在正确使用试电笔的情况下，若试电笔的金属笔尖接触零线，则氖管一定发光 题型 家庭电路的组成 活学活用图所示为家庭电路的简化电路图，若该电路中各处的连接都是正确的，则关于该家庭电路，下列说法中正确的是（　　） A．a线是零线，b线是火线 B．插座之间是并联关系 C．电能表是测量家庭电路中用电器总功率的仪表 D．台灯与电视机接入电路时，是串联关系 题型 试电笔 活学活用在如图所示的家庭电路中，开关闭合后灯泡不亮，用测电笔分别接触、、、四处时，测电笔氖管均发光。则电路中的故障可能是（　　） A．中性线某处断路 B．相线某处断路 C．灯泡断路 D．开关短路 基础通关 1．关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（     ） A．电能表是测量消耗电能多少的仪表 B．家庭电路中的电冰箱和空调是串联的 C．导致家庭电路中电流过大的原因一定是短路 D．可以把用电器的三脚插头改为两脚插头接在两孔插座上使用 2．如图所示，甲图是酒店的房卡及插卡槽，它相当于一个开关，只有把房卡插入卡槽里时，房间内的灯才能工作，如果把房卡取出卡槽，灯便不能工作。请根据实际情况在乙图中画出完整的实物连线电路图。 3．小明观察到教室内的一个开关可以同时控制两盏灯，他画出了如图所示的四种连接方式，其中两灯并联且符合安全用电原则的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，在家庭电路中，判断零线与火线时，手拿试电笔方法正确的示意图是_____图。（选填“甲”或“乙”） 5．（多选）下列关于家庭电路和安全用电的说法，其中正确的是（    ） A．电能表是测量用电器消耗电能的仪表 B．家庭电路中的电冰箱和空调是并联的 C．家庭电路中安装地线，用电器工作时将更加省电 D．空气开关跳闸一定是发生了短路现象 素养提升 6．冬天，潮湿的毛巾容易滋生细菌，于是小明家安装了如图所示的隐藏式电热毛巾架，一组毛巾架，共4根加热棒，每根加热棒的额定电压为220 V，额定功率为22 W，正常工作时总功率88 W。 (1)求一根加热棒正常工作时的电阻。 (2)某理发店计划安装同款电热毛巾架。已知店里同时使用的其它用电器的总功率为6050 W，空气开关的脱扣（断开）电流为32 A。求为了保证空气开关不脱扣，最多能安装几组这种毛巾架。 7． (1)如图甲所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球时，观察到验电器的两片金属箔张开，其原因是___________（选填“同种”或“异种”）电荷相互排斥。 (2)图乙中，电能表的示数为___________。 (3)用笔画线代替导线，将图丙各元件正确连入电路，要求开关只控制灯泡。 8．请用笔画线表示导线，将图中的三孔插座、照明灯及其开关正确地接入家庭电路中。 9．图所示为家庭电路布线情况示意图，下列说法正确的是（　　） A．线是零线，线是火线 B．用电器都是串联在电路中的 C．电能表测量电能的单位是， D．正常情况下，火线与零线之间有220V电压，零线与地之间没有电压 10．在家庭电路中，若空气开关“跳闸”，则（　　） A．一定是用电器的总功率过大 B．一定是发生了短路 C．可能是某用电器发生了断路 D．可能是两孔插座中的两个线头相碰 迁移创新 11．科普阅读题。 综合实践：研究电热式烧制炉 学校《陶艺》课上，烧制不同的陶器、瓷器作品需要不同的温度，为能满足上述要求，小明设计了一个电热式烧制炉的电路模型如图甲所示；工作电路：为电源开关；为衔铁的同步开关（电磁继电器吸下衔铁时同时断开）；烧制炉的加热元件由阻值为的和阻值为的两个发热电阻组成，闭合开关和，烧制炉开始工作，先高功率升温，当炉内达到所需临界高温时，就切换进入保温档，当降到临界低温时，再切换进入高温档；控制电路：烧制炉利用温差电源控制炉内温度达成控温烧制，温差电源的热点（点）放在炉中，冷点（点）放在低温恒温箱中，其提供的电压与两点间的温度差关系如图乙所示（满足线性关系），闭合开关，当电磁继电器中电流达到时，电磁铁恰好能将弹性衔铁吸下，同步断开；一段时间后，电磁继电器的电流降到，就释放弹性衔铁，同步闭合；如此反复，直至烧制结束； (1)关于电热式烧制炉，下列说法正确的是______。 A．刚开始工作时，衔铁应被电磁铁吸下 B．为安全工作，应选择两孔插座使用 C．当衔铁被吸下时，和串联工作 D．温差电源提供的电压是恒定的 (2)烧制炉正常工作时，低功率保温挡为______；烧制炉烧制某陶瓷作品时，工作电路的高功率和低功率随时间变化情况如图丙所示，则烧制炉完成本次工作消耗的电能共为______； (3)通过改变接入电路的阻值，可改变烧制炉内的烧制温度，已知电磁继电器的线圈电阻值为，温差电源的冷点温度恒为，烧制陶器需控制炉内临界高温为，此温度下温差电源提供的电压为______，现要烧制骨瓷作品需控制炉内临界高温为，在烧制陶器基础上需将的滑片向______移动； (4)若小薛将调成，求此电热式烧制炉的保温范围______。 12．下图是规范连接的家庭电路的一部分，下列说法正确的是（    ） A．点所在的进户线是零线 B．闭合开关，若灯不亮，熔断器未烧断，可能是灯发生了短路故障 C．闭合开关，若点左方进户线断路，用试电笔检测点时，氖管发光 D．若点所在导线断路，三孔插座仍可安全使用 13．家庭厨房中标有“220V-1800W”的电火锅、“220V-880W”的电饭锅和一个插线板，其参数如图所示。求： 适用标准：国标 最大电流：10A 最大电压：250V 最大功率：2500W 全长：1.8m (1)电饭锅正常工作时的电流； (2)两个用电器能否同时插在该插线板上使用，请计算说明。 14．按要求完成下列填空； (1)如图甲所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球时，观察到验电器的两片金属箔张开，其原因是______（选填“同种”或“异种”）电荷相互排斥。 (2)图乙中，电能表的示数为______。 (3)用笔画线代替导线，将图丙各元件正确连入电路，要求开关只控制灯泡。 15．请阅读《家庭用电的“智能卫士”——空气开关》并回答问题。 家庭用电的“智能卫士”——空气开关 在每个家庭的配电箱内，都藏着一群默默守护的“智能卫士”——空气开关，如图为空气开关简化后的原理图。它串联在家庭主电路中，能监测电路中的电流变化，当微波炉、电烤箱等大功率电器同时启动导致电路“超载”，或因电线老化引发火线与零线意外接触发生短路时，它会瞬间“跳闸”切断电源，避免火灾、电器烧毁等危险，是低压配电系统中不可或缺的核心保护装置。 相较于老式保险丝，空气开关采用机械结构，通过双金属片和电磁铁触发跳闸，切断速度快（短路时仅需0.01秒）。可重复使用，跳闸后排查故障即可复位，无需更换部件，且能精准区分过载与短路，保护更精准、使用更便捷。 空气开关的核心工作原理基于两个关键机制：过载保护和短路保护。分别对应不同的电路异常场景： 保护类型 触发条件 原理机制 过载保护 电路电流超过额定值（如多台大功率电器同时工作） 双金属片受热弯曲。推动顶杆，使器钩与锁扣脱开。锁扣在弹簧的作用下将触点分离。切断电源 短路保护 电路短路导致电流骤增（如火线与零线直接接触） 电磁脱扣器产生的强磁力吸合并撞击顶杆，使器钩与锁扣脱开。锁扣在弹簧的作用下将触点分离。切断电源 这个默默工作的“智能卫士”，用简单的机械、电磁和热学原理守护着用电安全。了解它、正确使用它，才能让家庭电路更可靠，生活更安心。请根据上述材料，回答下列问题： (1)当电路发生短路时，空气开关利用了电流的______（选填“热”或“磁”）效应，切断电路； (2)某家庭厨房空气开关的额定电流为25A，家庭电路电压为220V，若在厨房同时使用1000W的电饭煲、2000W的电磁炉和1200W的微波炉，厨房空气开关______（选填“会”或“不会”）跳闸； (3)空气开关相对于老式保险丝的优点是：____________；（请写出一条即可） (4)多台大功率电器同时工作时，空气开关跳闸的原理机制是：__________________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 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