初中物理人教版九年级全册第1节 家庭电路完整版课件ppt

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第十九章 生活用电
第2节 家庭电路中电流过大的原因
夜幕降临，华灯初上，璀璨的灯光点亮了一栋栋高楼大厦，夜晚的城市亮丽而温馨。下班了，放学了，一家人团聚在一起，看着电视，听着音乐，品尝着从冰箱里取出的美食……这样惬意的生活，电的作用功不可没！雄伟的高压输电塔翻山越岭，把电从遥远的发电厂送到城市和乡村的每个角落。家庭中如何用电？我们怎样才能安全地享受电带来的便利呢？
01. 家用电器的总功率对家庭电路的影响.02. 短路对家庭电路的影响.03. 保险丝的作用.
1. 知道家庭电路中电流过大的原因是家用电器的 总功率过大和短路。2. 知道保险丝的作用。3. 有初步的安全用电常识和节约用电意识。
复习1. 焦耳定律 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式： Q = I2Rt 
2. 并联电路中的总功率在并联电路中，电路中的总功率等于各用电器的电功率之和。P = UI =P1+ P2 + …+ Pn
3. 家庭电路中，功率比较大的一些家用电器把电能转化为内能的用电器，功率都比较大。例如空调、热水器、电热壶等。
4. 想一想我国许多城乡地区进行家庭供电线路的改造，主要内容是把电线换成更粗的，电能表换成额定电流更大的，请你说一说这种改造的必要性。
一、家用电器的总功率对家庭电路的影响
一、家用电器的总功率对家庭电路的影响二、短路对家庭电路的影响三、保险丝的作用四、课堂总结五、动手动脑学物理六、课堂练习
在我们日常家庭用电过程中，有时会出现以下现象：家庭电路中同时使用空调、微波炉等大功率用电器时出现跳闸断电；阴雨天即使不使用大功率用电器也出现跳闸断电；甚至由于电路老化，用电不当等造成火灾事故，这些都是电流过大造成的。家庭电路中，电流过大的原因是什么？
1. 家用电器的总功率在家庭电路中，各用电器是并联的，家用电器的总功率和各用电器的功率之间的关系是 P = P1+ P2 + …+ Pn 可见，在家庭电路中，同时工作的用电器越多，尤其是同时工作的大功率用电器越多，电路消耗的总功率就越大。
2. 电路中的电流与家用电器总功率的关系（1）演示实验①如图所示，把额定电压是3.8V的3个小灯泡并联接在电源上，逐个闭合开关S1、S2、S3，观察电流表示数的变化情况?②实验现象：逐个闭合开关S1、S2、S3，电流表的示数变大。③分析：并联的小灯泡越多，电路的总功率越大，电路中的总电流越大。④结论：
用电器的总功率越大，电路中的电流越大.
3. 家用电器的总功率对家庭电路的影响即使每个用电器的功率不算很大，如果很多用电器同时使用，它们的总功率也会相当可观，电路中的总电流也可能超过安全值。根据焦耳定律可知，产生的热量就越多，会引起线路故障，甚至发生火灾。因此，电路中同时使用的用电器不能太多。
想一想：为了防止家庭电路出现总功率过大现象，家庭用电时，要注意什么？①大功率用电器不要同时使用；②对于空调、电暖器、电热水器等功率较大的用电器，应采用独立供电的方式，即一条线路专供一大功率的用电器使用。
演示实验——《总功率过大是家庭电路中电流过大的原因之一 》
【例题1】明明家电能表规格是“220V 10A”，他家现已安装“220V 630W”热水器一台，“220V 180W ”电视机一台，“220V 150W ”的电冰箱一台，“220V 800W ”的电饭锅一个。请你通过计算说明：（1）若家中已安装的这些电器同时工作，电路中的电流是多大？（2）从电能表使用的角度考虑，他家是否还可添置一台1kW的空调？
（1）已安用电器的总功率 P＝630W+180W+150W+800W＝1760W 这些电器同时工作时的电流 I=P/U=1760W/220V=8A（2）该电能表允许接入的用电器的最大功率 P大＝UI大＝220V×10A＝2200W还可安装用电器的功率P2＝2200W-1760W＝440W＝0.44kW<1kW所以，从电能表使用的角度考虑，不能安装这样一台空调。
二、短路对家庭电路的影响
有时候家庭电路中用电器的总功率并不是很大，但是也会产生电流过大的现象，你认为原因可能是什么？
发生短路时，会造成电路中电流很大。
1. 短路是家庭电路中电流过大的另一原因演示实验（1）如图所示，断开开关，用导线将A、B两点起来，闭合总开关观察发生的现象。（2）实验现象：保险丝快速熔断。（3）现象分析：当用导线将A、B两点连接起来时，火线与零线直接相连，发生短路，由于导线的电阻很小，电源电压为220V不变，根据I=U/R可知，短路时电路中的电流非常大。由Q = I2Rt 可知，保险丝会产生大量的热量，温度急剧升高，快速熔断。 （4）结论：
短路是家庭电路中电流过大的另一个原因.
实验演示—《短路是家庭电路中电流过大的另一个原因》
家庭电路中的短路就是直接或间接将火线与零线连通，如下列情况：（1）人为原因。如在电路安装维修中不细心造成火线和零线连通。
2. 造成家庭电路中短路的原因
（2）使用问题。如电线绝缘层破损，或者是使用时间长，或者是使用环境恶劣。使得导线绝缘层老化，用电器和插座进水造成火线和零线直接连通。（3）元件损坏。例如家用电器绝缘材料老化，设计、制造、安装、维护不良等造成的设备缺陷发展为短路。
　　根据前面学过的知识可知，由于导线的电阻很小，短路时电路中的电流非常大，会产生大量的热，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。
3. 短路对家庭电路的影响
想一想为了防止电路中电流过大引发事故，你有哪些好的建议？①避免同时使用大功率的用电器；②改造线路。例如：把电线换成更粗的铜导线；电能表换成额定电流更大的。
【例题2】小华将手提电脑的电源线插头插入墙上一个两孔插座时，听到一声巨响，同时室内电灯全部熄灭。检查后发现电脑电源线已炸开，室内断路器也已自动断开。对此次事故原因的分析最恰当的是（　　）A．可能是电脑电源线的插头原来已经短路B．可能是电脑电源线炸开处内部已断路C．一定是室内断路器断路D．一定是插座内部原来就已经短路
由题意可知，手提电脑的电源线已炸开，室内断路器也已自动断开，说明电路中有短路故障。A．若电脑电源线的插头原来已经短路，当插头接入插座后会造成电路短路，电流过大使得电脑电源线炸开、断路器自动断开，A符合题意；B．如果电脑电源线炸开处内部已断路了，电脑所在电路处于断路状态，不会造成断路器自动断开，故B不符合题意；C．如果室内断路器断路，电路中没有电流，将电脑的电源线插头插入插座时不会发生短路，电脑电源线不会被炸开，故C不符合题意；D．如果插座内部原来就已经短路了，则不接入电脑时电路就已经短路，接入电脑之前断路器就会自动断开，故D不符合题意。所以选A。
想一想为了防止电路中电流过大引发事故，除上述措施外，你还有哪些好的建议？
人们常用给电路加装一个保险装置（保险丝），防止电路中电流过大，如图所示。保险丝是如何保护电路的呢？
（1）演示实验：如图所示，把铜丝、滑动变阻器串联在电源上。在A、B之间接入一段细保险丝，调节滑动变阻器的滑片，使电流逐渐增大，观察现象。
（2）现象：电流增大到一定程度时，保险丝熔断，而导线和铜丝等不会损坏。（3）结论：在电流较大时，保险丝会先行熔断，自动切断电路，对整个电路起到保护作用。（这是利用了电流的热效应 ）
视频演示——《观察保险丝的作用》
2. 保险丝的材料
保险丝由电阻率较大、熔点较低的铅锑合金制成。
3. 保险丝在电路中的符号
4. 保险丝的规格①保险丝的规格用额定电流来表示；②保险丝越粗，额定电流和熔断电流就越大；③一般情况下，熔断电流是额定电流的2倍。
选择保险丝时应使保险丝的额定电流等于或略大于电路中的最大正常工作电流。注意：选用合适规格的熔丝，不能用铜丝或者铁丝代替。
6. 家庭电路中常见保险丝的安装位置
保险丝通常串联安装在闸刀开关之后的进户线上。也可以只接在一根火线上，且与保护的电路串联。
②保险丝安装在闸刀开关里面
①插入式保险盒安装在闸刀开关后面
现在新建居民楼电路中的保险装置已经不再使用保险丝，而是用起保险作用的空气开关代替。空气开关安装在电能表后，当电路中的电流过大时，空气开关自动断开，切断电路。
商场中，一位顾客和一位卖微波炉的售货员出现了不同意见。售货员说，微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费；顾客说，微波炉很费电，他家的微波炉常常“烧保险”。他们各是从什么角度说的？应该怎样用科学术语表达他们的意思？你能解决他们的矛盾吗？ 售货员是从微波炉消耗电能的多少的角度来说的，而顾客是从微波炉功率大小的角度说的；售货员应说：微波炉消耗的电能少，加热食品花不了多少电费。顾客应说：我家微波炉的功率大，一开就容易烧保险；可以使用功率稍小的微波炉或换额定电流稍大的保险丝。
【例题3】下表是某教室的所有用电器，若有额定电流为6A、8A、12A的保险丝供你选择，你应该选择哪种规格？
用电器总功率： P=P1+P2+P3+P4=40W+80W+500W+1000W=1620W
所以应选用额定电流是8A的保险丝。
【例题4】如图，将多个用电器在同一个插排上同时使用，由于 _______过大，会造成家庭电路中的电流过大，此时 ________（填“空气开关”或“漏电保护器”）会自动切断电路，起到保护电路的作用。在切断电路前，图中 ___号线中的电流最大。
将多个用电器插在同一个插排上同时使用，用电器的总功率过大，根据P=UI可知，在电压一定时，会造成家庭电路中的总电流过大。总电流过大，空气开关会自动断开。图中2、3、4、5、6、7号线通过的是支路电流，1号线通过的是总电流，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和，1号线中的电流最大。
家庭电路中电流过大的原因
①用电器的总功率过大； ②短路.①作用：电流达到其额定电流时， 会自动熔断，切断电路.②特点：电阻率比较大、熔点比较低；③选择：使保险丝的额定电流等于或 稍大于最大工作电流.④注意：禁止用铜丝、铁丝等代替保险丝.当电路中的电流过大时，自动切断电路.
1. 如图所示的甲、乙两个电路中，开关闭合后，输电线因电流过大而燃烧起来，甲、乙两图产生电流过大的原因是不同的。其原因各是什么?
家庭电流中电流过大的原因：短路和总功率过大。图甲：并联的用电器越多，总功率越大，根据公式P＝UI，电流会非常大；图乙：金属件将火线和零线接通，造成短路，电流直接通过导线，由于导线电阻很小，导致电流过大。
甲 乙
2. 电焊利用电流的热效应将焊条熔化，从而使金属部件连接在一起。某电焊机输出电压40 V、输出功率2 000 W。各种橡胶绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表。从安全角度考虑，应选择哪种导线作为电焊机的输出导线？请计算后说明.
电焊机工作时电流I=U/R=2000W/40V=50A由表可知，应选横截面积为10mm2的导线。
3. 制作保险丝为什么要选择熔点较低、电阻较大的材料？
电阻较大的材料，可以使其在电流较大时产生较多的热量，熔点较低的材料可以使其容易烧断．这样当有过大电流通过时，保险丝产生较多的热量使它的温度达到熔点而熔断，从而自动切断电路，起保险作用。
1．如图所示的家庭电路中，开关闭合后，保险丝因电流过大而熔断。甲、乙两图产生电流过大的原因是不同的，甲图中的原因是__________________；乙图中的原因是___________。
家庭电路中电流过大总共有两个原因：短路和总功率过大；用电器总功率等于各个用电器功率之和，甲图中并联的用电器太多，总功率太大，根据公式P=UI，电流会非常大；乙图中金属线将火线和零线接通，造成短路，电流直接通过导线，由于导线电阻很小，导致电流过大。
2．如图甲所示，这是一种劣质导线，它的横截面积比标准导线小。对于长度相等的标准导线和劣质导线，在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量_______（选填“较多”或“较少”）。如图乙所示，这是家庭电路中使用的各种保险丝。保险丝应该使用电阻比较____、熔点比较低的材料制作。
如图甲所示，这是一种劣质导线，它的横截面积比标准导线小。对于长度相等的标准导线和劣质导线，横截面积小的劣质导线的电阻较大，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知：在电流相同时，相同时间内劣质导线产生的热量较多。保险丝应该使用电阻比较大、熔点比较低的材料制作。这样在电路电流过大时，电阻大的保险丝能产生更多热量容易熔断，对电路起到保护作用。
3．如图是安装一盏电灯和三孔插座的实物示意图，A为保险丝，请在图上画出接线。
灯泡接法：火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，这样在断开开关能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故。带保险丝的插座的接法：保险丝与插座串联，并接在火线上，上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。如图所示：
4．除夕之夜，小伟全家正在看春晚，突然家里的用电器全部停止工作，小伟发现周围人家的灯还亮着，经检查发现是自己家的保险丝熔断了。小伟爸爸维修电路的操作流程符合安全用电原则的是（　　）A．断开开关→更换保险丝→闭合开关→查找原因B．断开开关→查找原因→更换保险丝→闭合开关C．断开开关→查找原因→闭合开关→更换保险丝D．更换保险丝→断开开关→查找原因→闭合开关
家庭电路中保险丝熔断，更换保险丝之前必须断开总开关，切断电源，查找原因并排除故障，然后再更换新的保险丝，最后重新闭合开关，故正确的顺序是：断开开关→查找原因→更换保险丝→闭合开关，故B符合题意，ACD不符合题意. 答案B。
5．某电能表标有“220V 10(20A)”的字样。家中正在使用着一台1000W的空调、两盏22W的节能灯。此时需要再用一个18W的台灯，可每当台灯的插头插进插座时，台灯不亮，空气开关就“跳闸”，发生这种现象的原因可能是（　　）A．节能灯断路 B．用电器总功率过大C．插头或台灯短路 D．空调的额定功率突然增大
由电能表上的参数，电路中的最大功率为P=UI=220V×20A=4400W家中使用的用电器的总功率为P总=1000W+2×22W+18W=1062W远小于电能表的最大功率；故空气开关跳闸不是因为功率过大，而是由于短路引起；当台灯的插头插进插座时，空气开关就“跳闸”，则说明是由于插头或台灯短路。 故选C。
6．小明设计的家庭电路如图，对此分析下列错误的是（ 　）A．保险盒接法错误，保险盒应该安装在火线上B．两孔插座接法错误，其左端导线应该接在零线上C．开关和灯泡接法正确，开关接在零线上符合安全用电原则D．将一盏台灯刚接入该三孔插座时，保险丝烧断，可能由于台灯插头短路
A．图中保险盒安装在零线上，这是错误的；保险盒应该接在火线上，一旦电流过大时，保险丝熔断后能断开火线，故A正确,不符合题意；B．图中两孔插座的左端导线接在地线上，这是错误的，应该接在零线上，故B正确，不符合题意；C．电灯开关安装在零线上，当开关断开时，灯泡与火线是连通的，人接触灯泡时容易发生触电，不符合安全常识，故C错误，符合题意；D．将一盏台灯刚接入该三孔插座时，保险丝烧断，说明电路中的电流过大，可能由于台灯插头短路，故D正确，不符合题意。故选B。
7. 如图所示，闭合开关，发现螺口灯泡不亮，检查时发现熔丝完好，用测电笔接触P、M、N点时氖管发光，Q点时氛管不发光，若电路中仅有一处故障，则对该电路的分析正确的是（　　）
A．若熔丝熔断，是利用了电流的热效应B．图中螺口灯泡的接线方式不符合安全用电C．电路故障有可能是M、N间短路D．零线与火线之间的电压为36V
A．当电路中的电流通过熔丝时，熔丝产生热量，熔丝熔断，是利用了电流的热效应，故A正确；B．家庭电路中，火线首先进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接进入灯泡的螺旋套，接法正确，故B错误；
C．闭合开关，电灯不亮，用测电笔接触P、M、N点时氖管发光，说明P、M、N与火线之间是接通的；接触Q点时氖管不发光，说明Q点与火线之间是断开的，所以故障可能是NQ之间某处发生了断路，故C错误；D．零线与火线之间的电压为220V，故D错误。所以选A。
8. 在装有额定电流为20A的保险丝的家庭电路中，已装有“220V 100W”的电视机2台，“220V 125W”的电冰箱1台，“220V 800W”的电饭锅1个，“220V 225W”的洗衣机1台，“220V 20W”的节能灯8盏，“220V 1000W”的空调2台。求：（1）在电路中最多还能安装多大功率的用电器？（2）若因电路出现故障，保险丝不慎熔断了。现检修好电路后，手边只有额定电流为10A的保险丝，应该怎么办？
（1）电路允许的总功率：P1=UI=220V×20A=4400W 现有用电器的总功率： P2=100W×2+125W+800W+225W+20W×8+1000W×2 =3510W 电路还能接入用电器的功率为： P=P1–P2=4400W–3510W=890W（2）并联电路干路电流等于各支路电流之和，可以用两根额定电流为10A的保险丝并联接入家庭电路。