|
新课学习
一、家用电器的总功率对家庭电路的影响
1.电功率和电流的关系
演示实验：按图连接好电路，先闭合开关S1、再闭合S2，最后闭合S3，观察电流表的示数是如何变化的?
结论：从实验看到，逐渐增加并联的灯泡数，电流表的示数逐渐增大。说明干路中的电流随用电器总功率的增大而增大。
问题：为什么会出现实验中的现象？
2.理论推导
用电 器总功率： P总＝P1＋P2＋P3 ＝U(I1＋I2 ＋I3)=UI总
因电源电压U不变，由I总= P总/U 可知， P总越大，则 I总越大。
3.家庭电路中
师:家庭电路中的各用电器是并联的,当用电器增多或接入大功率用电器时,干路电流如何变化?
P总＝P1＋P2＋P3＋…
P总＝U（I1＋I 2＋I3…）＝UI总．因家庭电路中电压是220 V不变，
由P总＝UI总可知， I总＝P总/U，即P总越大，则I总越大．
师:当电路中总功率增大时,电路中的电流也增大.根据焦耳定律Q=I2Rt,导线电阻不变,电流增大,电流在导线上放出的热量会增多,使导线温度迅速升高,容易引起火灾.
师：看课本109页图19.2-1.说明什么？
生:①用电器很多；②插线板可能要烧起来；
师 ：插线板甚至于要烧起来，这是什么原因?
生：因为用电器的总电流太大了。
师 ： 为什么用电器的总电流会太大了？
生：因为用电器的总功率太大了。
家庭电路中用电器总功率过大是电路中电流过大的一个原因。
师：现代家庭用电器越来越多了，同时工作时总电流越来越大，电路装好了，不便于随时更换，
家庭电路中的导线、电能表等配电设备都有最大额定电流，在使用用电器时，不要同时使用很多大功率用电器，以免超过允许通过的最大电流，烧坏设备。甚至引起火灾。
归纳：为了改善城乡居民特别是广大农村地区的用电条件，最近几年，我国城乡的许多地区在进行供电线路的改造，改造的内容之一就是把输电线换成更粗的，将电能表的额定电流换成更大的，尽可能满足大家的用电需求。
例题:炎炎夏日即将来临,明明家新购置了一台1.2 kW的空调.已知他家原有用电器的总功率是5400 W,电能表上标有“220 V 10(40)A”的字样.请你通过计算说明:
(1)使用这台空调时,通过它的电流是多少?
(2)从安全用电的角度考虑,明明家的电路是否允许安装这样一台空调?
解:(1)由P=UI可知,通过空调的电流为:I1= = ≈5.5 A.
(2)增加空调后,用电器的总功率为:P总=P+P1=5400W+1200W=6600 W,总电流为:I总= = =30 A<40 A,所以,从电能表使用的角度考虑,可以安装一台这样的空调.
[知识拓展] 通过上面的计算可以看出,当家庭电路中总功率增大时,电路中的总电流也增大.所以如果家中要添加新的大功率家电,比如电热器、空调等,应先计算一下电路中总电流,防止电路总电流过大,超过家庭供电线路和电能表允许的最大值,引起不必要的麻烦.
师：除了家用电器的总功率过大会对家庭电路产生影响,还有什么因素会造成家庭电路电流过大?
二、短路对家庭电路的影响
短路是指电流不经过用电器而直接构成回路。
1.短路的危害
火线、零线搭在一起，形成短路后，并联电路的总电阻小于任何一个并联支路的电阻。导线的电阻R总很小，据 可知，干路中的电流很大，会产生大量的热，使导线的温度急剧升高，从而可能引起导线和设备损坏或炸裂，很容易造成火灾。
 
问题：造成短路的原因有哪些？
2.短路的原因
(1)改装电路时不小心使火线和零线直接连通，
(2)线路老化，绝缘层破坏而造成短路。
电线绝缘皮被刮破或烤焦，电线和用电器使用年限过长，绝缘皮破损或老化也会使火线和零线直接连通或电器进水造成短路。所以，在我们日常生活用电时，要注意这些引起短路的安全隐患，要做到安全用电。
  
短路是家庭电路中电流过大的另一个原因.
【想想议议】如何防止总功率过大或短路对家庭电路的危害？
三、保险丝的作用
1.作用：电流过大时，它由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护作用。
展示各种规格的保险丝。
 
你知道保险丝是如何起到“保险”作用的吗？
2.演示实验：观察保险丝的作用,思考下列问题:
先在A、B之间接入一段细保险丝，调节滑动变阻器的滑片，使电流增大到能使保险丝熔断的某一值（也可在电路中连入电流表）。学生观察：
生:铜丝没有什么变化，保险丝被熔断了.
保持滑动变阻器滑片位置不变，即保持电路中电流不变。在A、B间换上一段较粗的保险丝，接通电路。学生观察：
生:保险丝和铜丝均完好，没有断开。能使细保险丝熔断的电流，不一定能让粗保险丝溶断。
师： 同学们认识了保险丝，保险丝为什么能“保险”呢？
生：电路中连入保险丝后，如果电路中电流过大，保险丝首先熔断，断开电路，使用电器不因电流过大而损坏，从而起到保险的作用。
师： 刚才演示中接入粗保险丝时并不熔断，能起到保险的作用吗？
生:额定电流小的电路中可以选择较细的保险丝。如果在额定电流小的电路中选择太粗的保险丝就不能起到有效的保险作用。绝对不能用铜丝或铁丝来代替保险丝.
师： 现在谁能解释保险丝为什么要用电阻大，熔点低的材料制作？
3．保险丝：
（1）材料：由电阻大、熔点低的铅锑合金制成的
（2）原理：当电路中电流过大时，电能转化成热的功率迅速增大，保险丝由于温度过高而熔断，切断电路，起到保护作用
（3）安装：保险丝或空气开关通常安装在电能表之后的进户线上，并应串联在电路中。
（4）选择：家庭电路中保险丝的额定电流应等于或稍大于电路正常工作的电流。
（5）注意事项：当电路被保险装置切断时，不要急于更换保险丝或使空气开关复位，要先找到发生故障的原因，排除之后再恢复供电
问题：为什么要把输电线换成更粗的？将电能表的额定电流换成更大的？
师生共同总结：随着人们生活水平的提高，家庭电路中大功率用电器越来越多，总功率变大，总电流变大，导线和电能表允许通过的电流必须变大，所以电线要换粗，电能表要换成额定电流更大的。
4.新型保险装置：空气开关。
现在新建居民楼电路中的保险装置一般采用空气开关。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，俗称跳闸。
想想议议
商场里，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，用它加热食品用不了多少电费； 顾客说：微波炉很费电，他家的微波炉一开就“烧保险”。 他们各是从什么角度说的？
售货员从消耗电能多少的角度说的。
顾客从功率大小的角度说的。微波炉功率大，加热时间短，相对来说消耗电能少，但如果而家庭电路中允许通过的最大电流小的话，若总功率过大，会引起电路中电流过大，容易烧坏保险丝。
课堂小结
课堂练习
1.（2019年新疆）.家庭电路中，空气开关发生跳闸的原因是（ ）
A. 电流过大 B. 电流过小
C. 电功率过小 D. 电压过低
【答案】A
【解析】电流过大会造成空气开关跳闸，故A正确，B错误；
家庭电路的电压是220V，电功率过小，根据P=UI可知通过电路的电流较小，不会造成空气开关跳闸，故C错误；
电路电阻不变时，电压太低，根据欧姆定律I= 可知电路中电流太小，不会使空气开关跳闸，故D错误
2.(2019 辽宁抚顺市)关于家庭电路及安全用电的说法正确的是（ ）
A．插座的塑料外壳是导体，不能直接触碰
B．电路中电流过大的原因只有用电器总功率过大
C．为防止烧坏保险丝，将保险丝用铁丝替换
D．用试电笔检查电路时，手要接触笔尾金属体
【答案】D
【解析】A.插座的塑料外壳是绝缘体，正常情况下直接触碰是安全的。故A错误；
B.家庭电路中电流过大的原因有二：用电器总功率过大，发生了短路。故B错误；
C.当电路电流过大时，保险丝容易熔断而保护电路，如果用铁丝或铜丝代替保险丝后，就起不到保护作用了。故C错误；
D.使用测电笔辨别火线和零线时，用手接触笔尾金属体，笔尖接触电线，氖管发光，表明检测的是火线，故D正确。故选：D。
3.（2019山东潍坊市）．在如图所示家庭电路中，将插头插入插座，打开电视，电视不工作；闭合开关，灯泡不亮；保持开关闭合，拔出插头，将测电笔分别插入插座两孔时氖管均发光。若电路中只有一处故障，则故障可能是（ ）
A．零线上保险丝烧断 B．火线上保险丝烧断
C．灯丝烧断 D．插座短路
【答案】A
【解析】在家庭电路中只有一处故障时，用试电笔检测，氖管发光的接触的是火线，氖管不发光的接触的是零线。
将插头插入插座，打开电视，电视不工作；闭合开关，灯泡不亮，说明电路中存在断路故障；若灯丝烧断，则电视机应该工作，故不可能是灯丝烧断；
保持开关闭合，拔出插头，将测电笔分别插入插座两孔时氖管均发光，插孔的左孔能使氖管发光，说明蓝色线是通的（即插孔的左孔通过灯泡、开关与火线相连，如下图）；插孔的右孔能使氖管发光，说明红色线是通的（即火线是完好的），综合分析可知是A点左侧的零线断路（可能是零线上保险丝烧断）。
4.(2019 湖南衡阳市)关于家庭电路及安全用电，下列说法正确的是（ ）
A．为了防止因漏电而造成触电事故，微波炉的金属外壳应该与大地相连
B．使用试电笔时，手指不能接触笔尾金属体，以免发生触电事故
C．为了防止触电，必须把用电器的开关接在零线上
D．家庭电路中，空气开关跳闸一定是因为电路发生了短路
【答案】A
【解析】A.有金属外壳的微波炉应使用三孔插痤，让金属外壳接地可以防止金属外壳带电而发生触电事故。故A正确；
B.使用试电笔时，手指不能碰到笔尖金属体，但要接触笔尾金属体，故B错误；
C.家庭电路的开关，一定要接在火线上，这样断开开关时，用电器才不会带电，更安全，故C错误；
D.空气开关跳闸是家庭电路中电流过大，可能是发生了短路，也可能是用电器总功率过大。故D错误。
5.(2019贵阳市)插线板使用不当会带来安全隐患甚至引发火灾，下列属于正确使用插线板的做法是
A. 在插线板上可以同时使用多个大功率用电器
B. 插线板可以放置在家中的任何位置
C. 使用或购买插线板时要关注其相关技术参数
D. 用电器的插脚无需与插孔中的金属片完全接触
【答案】C
【解析】A．家庭电路中各用电器彼此并联，同时使用多个大功率用电器，相同时间会产生较多的热量，可能烧坏插线板，甚至造成短路发生火灾，故A错误；
B．插线板不能随便乱放，应该放在小孩摸不着并且干燥，不会溅到水的地方，故B错误；
C．应该根据插线板需要承载的用电器功率大小，选择插线板，所以，使用或购买插线板时，需要选择合适技术参数的插线板，故C正确；
D．用电器与插线板连接时，要保证插脚与插孔中的金属片充分接触，不要出现“接触不良”的情况，以避免损坏用电器，故D错误。
6.（2019 湘西州）家庭电路中电流过大会引起电路中空气开关跳闸，其原因主要有两种，即发生短路现象和 。
【答案】总功率过大。
【解析】在家庭电路中，因电流过大导致空气开关“跳闸”的原因有：
（1）电路中发生短路故障；
（2）电路中用电器的总功率过大，也会造成干路电流过大。故答案为：总功率过大。
|
