2020-2021学年第二章 电路及其应用9 家庭电路学案设计

家庭电路

学习目标：

1．[物理观念]了解常见规格导线允许通过的电流，了解家庭电路的组成，了解安全用电。　

2．[科学思维]知道低压断路器的工作原理及在电路中的作用。　

3．[科学态度与责任感]培养安全用电和节约用电意识。

阅读本节教材第100～106页，并梳理必要知识点。

一、输电线横截面积与允许通过电流的关系

1．虽然输电线电阻与用电器相比还是比较小的，但它在通电过程中仍然要产生一定的焦耳热，从而使得温度升高。如果温度升高过多，就会造成绝缘外皮的老化，导致绝缘性能下降，从而造成漏电，容易发生人身伤害事故。

2．对于长度一定的导线来说，横截面积越小，电阻越大，因此对于某种规格的导线，其允许通过的电流要有所限制，否则导线上积累的焦耳热将带来危害。

二、有关安全用电的几个问题

1．一般来说，人体的电阻可分为体内电阻和体表电阻两部分。其中体内电阻大约500 Ω，受环境影响较小；而体表电阻则受环境影响较大；当人体触电时，靠自身的力量能摆脱电源的电流值是3 mA以下，在这种情况下，保证人体安全的电压值为15 V。

2．我国国家标准规定的安全电压等级共5级，分别为42 V、36 V、24 V、12 V、6 V，适用于不同场合，其中36 V是一般情况下使用的标准；特别恶劣的情况，如在金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持照明灯就要采用更低电压12 V；水下等作业场所的手持照明灯具应采用最低电压6 V。

3．家庭电路安全防护措施

(1)安装可靠的接地线

在接地线连接良好的情况下，电器的金属外壳与大地的电势相等，人就不会发生触电事故了。

(2)过载保护和漏电保护

低压断路器，又名自动空气开关，它代替闸刀开关控制电路的通断，还兼有防止电流过大以及漏电保护等多种功能，是低压配电网中一种重要的保护电器。

三、节约用电

1．尽量使用节能的电器。

2．合理使用空调。

3．较长时间不使用的电器，请关闭电源。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)家庭电路中常出的故障是短路、断路、漏电等。 (√)

(2)在选择电线时，应该使电线的安全电流稍大于最大正常工作电流。                (√)

(3)如果用电器一接入电路，保险丝就熔断，可能的故障是负载太大。                (√)

(4)当出现短路故障时，漏电保护器会自动切断电路。 (×)

(5)经过低压配电变压器输出的电压为380 V/220 V，对人体是比较安全的。  (×)

2．小明家的保险丝突然熔断，不可能的原因是(　　)

A．家用电器的总功率过大

B．导线绝缘皮损坏，火线、零线直接接触，造成短路

C．火线断路

D．灯座里的电线发生短路

C　[保险丝熔断，说明干路中电流过大，A、B、D三项均有可能；C项火线断路电流变为零，不可能熔断保险丝。]

3．在家庭安全用电中，下列说法正确的是(　　)

A．使接线插板负载过大

B．电器灭火先断电源

C．用铜丝代替保险丝

D．手抓电线拔出插头

B　[使接线插板负载过大，可能发生短路或烧坏插板，A错误；灭火时先断电源再灭火，B正确；用铜丝代替不能起到保护作用，C错误；手抓电线拔出插头，容易将电线拉断，D错误。]

1．原理：根据R＝ρ我们知道，对于长度一定的导线来说，横截面积越小，电阻越大，因此对于某种规格的导线，其允许通过的电流要有所限制，否则导线上积累的焦耳热将带来危害。

2．方法：根据所有用电器消耗的总功率，可以计算出干路的电流，再根据电流的大小、选择合适的导线横截面积。

【例1】　某家庭要安装一套家庭供热水系统。所选用电热水器的技术参数中标有：“加热功率/电压：3 800 W/220 V”。若需要为电热水器安装一个熔断器，参考下列数据通过计算说明，应该选择多大直径的熔丝？

[解析]　P＝3 800 W，U＝220 V，I＝＝ A≈17.27 A。查表可知：应选用直径为2.34 mm，额定电流为18 A的熔丝。

[答案]　应选用直径为2.34 mm的熔丝

1．下表为某电饭锅铭牌上的一部分内容，根据表中的信息，可计算出在额定电压下，使用电饭锅时的电流约为(　　)

A．6.2 A　　　B．4.6 A　　　C．3.2 A　　　D．5.5 A

C　[根据P＝UI得I＝＝ A≈3.18 A，C正确。]

1．家庭电路的一般组成

家庭电路由入户线、电能表、空气开关、漏电保护开关、三脚插座、普通插座、用电器等组成，如图所示。

(1)入户线：火线、零线、地线。地线的作用是保障用电人员的人身安全，是漏电保护的前提条件。有电动机的家用电器、在潮湿环境中使用的电器、具有金属外壳的电器和其他规定使用接地的家用电器必须做好接地保护，否则外壳容易带电。

(2)电能表：串联在交流电路中用来测量家庭用电的耗电量。

(3)漏电保护开关：在发生触电、漏电现象时能够立即切断电源，保障用电人员的人身安全。

(4)家庭电路应注意下列问题：

①必须安装漏电保护开关。

②电能表、电线与家用电器的总容量匹配，大功率电器如空调机等应使用专线供电。

③使用固定插座，有接地线的家用电器必须使用三孔插座，三孔插座、三孔活动插座必须安装接地线，禁止将三孔插座改为二孔插座。在洗手间、厨房使用带防护罩的固定插座，以防止水、灰尘的进入。电器的插头要与插座匹配。

2．安全用电

(1)不要超负荷用电，以免电流过大，引起电线熔化，造成短路，引起火灾。

(2)使用保险丝的电路要选用与电线匹配的熔断丝，不可随意加粗或用金属丝替代。

(3)漏电保护开关安装在无腐蚀性气体、无爆炸危险品、无高温热源的场所。定期对漏电保护开关进行灵敏性检测。

(4)湿手不接触带电设备，不用湿布擦带电设备，并且要防止用电器受潮。

(5)使用家用电器一定要先仔细阅读说明书，特别是用电注意事项。移动家用电器时要断开电源。拔取电源线时，应当手持插头，切勿直接牵拉电源线，以免损坏电源线，或者造成接头脱落。

(6)负载不能过大，否则容易导致危险。使用电热器具时要注意防止发生火灾。

(7)遇到电器设备着火，若一时无法判明原因，不得用手拔插头、拉闸刀开关，要借用绝缘工具拔下插头或拉开闸刀开关。

(8)有金属外壳的家用电器一定要采用带保护接地线的三孔插座。

3．触电、电器火灾事故处置

电流对人体的损害主要是电热灼伤和强烈的肌肉痉挛，引起呼吸抑制或心跳骤停，严重电击能够直接危及生命。电流对人体的损伤与通过人体的电流的大小有关，如图所示，0.01 A以下的电流一般不会对人体造成损伤。

通过人体的电流对人体的影响

发生触电事故时，应采取以下措施：

(1)立即切断电源，无法切断电源时应使用绝缘的木棒等使触电者脱离电源。

(2)将脱离电源的触电者移动到通风干燥处仰卧，松开上衣、鞋带，检查其呼吸、颈部动脉搏动情况。

(3)如果触电者呼吸、心跳停止，应进行人工呼吸，实施心脏复苏抢救。同时拨打急救电话。

(4)绝对不可用手接触或用金属、潮湿的物体接触没脱离电源的触电者。

(5)发生电器火灾事故时，应采取以下措施：

①立即切断电源。

②用灭火器灭火，电视机、电脑着火应用棉被、毛毯等物体捂灭。

③在无法切断电源时，应用不导电的灭火剂灭火，不可用水或泡沫灭火剂。

④电源没切断前，绝对不可把水浇到电器、开关上，不可用手接触电器、开关。

【例2】　关于家庭用电，下列做法中正确的是(　　)

①在卫生间选用防水开关　②在儿童能触及的范围内，采用带防护门的插座　③让电视机长期处于遥控待机状态　④多个电器方便地接在同一移动插座上

A．①②　 B．②③

C．③④   D．①④

A　[在卫生间选用防水开关能够较好的防止触电等事故的发生，故①正确；采用带防护门的插座可避免儿童将手指插入插孔引起触电事故，故②正确；让电视机长期处于遥控待机状态，浪费电能，故③错误；多个电器接在同一移动插座上，当同时开启这些电器时，会造成瞬间电流很大，电压下降，影响电器正常工作。甚至因移动插座连接线超负荷而发热引起火灾，故④错误。]

2．家庭电路里有________、________和________三条线，家电一般是________连接。

[解析]　家庭电路中为安全起见，要使用火线、零线和地线三条线，因为发生漏电事故时，地线把短路电流引向大地而不流经人体，保证了使用者的安全，家电一般是并联连接，因为大多数用电器并不都同时工作，且它们的额定电压大都是220 V。

[答案]　火线　零线　地线　并联

1．家庭电路中的保险丝熔断了，以下原因中不可能的是(　　)

A．使用的用电器总功率过大

B．拉线开关中两根导线的线头相碰了

C．保险丝的规格不符合规定的要求

D．插座中的两根导线的线头相碰了

B　[选项A过载可以引起保险丝熔断；选项D插座中两根导线的线头相碰，发生短路，也会使保险丝熔断；选项C也可；选项B中拉线开关线头相碰火线接通，不会使保险丝熔断。]

2．某用户总共有60 W的电灯4盏，40 W的电灯2盏，这个用户应选用的保险丝的额定电流应该是(　　)

A．1.3 A　　　B．1.35 A　　　C．1.4 A　　　D．1.5 A

D　[该用户的总功率是4×60 W＋2×40 W＝320 W，由I＝＝ A≈1.45 A，故选用的保险丝额定电流应稍大于1.45 A，D正确。]

3．连接台灯的双股软线因绝缘损坏而发生短路。其结果是(　　)

A．台灯灯泡因电流过大而烧坏

B．台灯灯泡两端电压增大，但电流很小

C．因发生短路，灯丝本身电阻减小

D．电路保险丝将被熔断

D　[电路中发生短路，电路中电流会非常大而使保险丝熔断，D正确。]

4．一个标有“6 V　3 W”的灯泡，欲接到9 V的电源上能正常发光，应给它(　　)

A．串联一个3 Ω的电阻

B．并联一个3 Ω的电阻

C．串联一个6 Ω的电阻

D．并联一个6 Ω的电阻

C　[首先排除并联电阻的方法，因为并联时灯泡直接接在电源上，灯泡不安全。串联时电路中电流为I＝＝0.5 A，需电阻分压为3 V，所以串联电阻为R串＝ Ω＝6 Ω，C正确。]

5．如图所示，闭合开关S后，发现电灯L不亮，且保险丝没有熔断。某同学用测电笔测试灯头的两根电线C、D，发现这两处都能使测电笔的氖管发光；再用测电笔测试火线A和零线B时，氖管在测火线A时能发光，在测零线B时不发光。那么，可以断定故障是(　　)

A．火线和零线短路

B．电灯L短路

C．电线AC段某处断路

D．电线BD段某处断路

D　[用测电笔测试灯头的两根电线C、D，氖管发光，说明AC段和CD段都没有断路处，故C错；用测电笔测火线A时，氖管发光，测零线B时不发光，可判定BD段有断路处，火线和零线不可能短路，故A错，D对；若电灯L短路，保险丝会熔断，故B错。]