2020-2021学年高中物理-第四章-闭合电路-第五节-家庭电路与安全用电学案-粤教版必修3.doc

2020-2021学年高中物理 第四章 闭合电路 第五节 家庭电路与安全用电学案 粤教版必修3

2020-2021学年高中物理 第四章 闭合电路 第五节 家庭电路与安全用电学案 粤教版必修3

年级：
姓名：

- 12 -

第五节　家庭电路与安全用电
必备知识·自主学习
一、家庭用电
1.家用电器:
(1)简称家电,包括电视机、空调机、电冰箱、洗衣机、录像机、音响系统、微波炉、电磁炉、电热水壶、电饭煲、电风扇、电暖器等。
(2)家电的总体发展趋势是逐步实现数字化、智能化和网络化。
(3)家电一般包含控制部分、工作部分和安全部分。控制部分用于控制家电的运转,工作部分是实现家电功能的核心,安全部分则用于防止各种原因损害家电或者造成事故。
2.家庭电路的组成:一般由供电电路、电能表、总开关、保险设备、插座、导线、用电器等组成,如图所示:

3.电能表:
供电线路在接其他元件之前,首先接在电能表上。电能表用来测量用户在一定时间内消耗的电能。
4.总空气开关:
空气开关又叫空气断路器,是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的装置。总空气开关安装在电能表之后,专线空气开关之前。
5.插座:
在家庭电路中插座是为了给可移动电器供电,分为固定插座和可移动插座,又可分为两孔插座和三孔插座,三孔插座的两个孔分别接火线和零线,另一孔是接地的,这样在把三脚插头插入时,会把用电器的金属外壳和大地连接起来。
6.用电器:
各用电器之间并联连接,使各用电器两端的电压均为220 V,用电器的控制开关要接在火线上,不允许接在零线上,大功率家电需要用专线连接。
二、安全用电
1.电能表和供电导线应与所用的家电匹配。
2.为安全起见,最好使用固定插座。
3.电源插头应该与插座匹配。
4.使用三脚插头的电器比两脚插头的电器更安全。
三、节约用电与环境保护

　我国每年因电视机待机所消耗的电能就达2.5×109 kW·h,相当于250万盏1 kW的灯昼夜不停点亮多少天?
提示:2.5×109 kW·h的电能相当于一盏1 kW的灯昼夜不停点亮2.5×109 h,如果是250万盏灯可点亮1 000 h,按一天24 h算大约为41天。
1.节约用电:
家用电器的选择要根据家庭人口和实际需要,不要盲目地追求大型化;应该参考能效标识,选择高能效节能产品,减少能源消耗和对环境的污染;合理配置照明电器,尽量选用发光效率高的节能光源。家电的使用应符合节约用电的原则,养成良好习惯,例如电器停止使用时要及时切断电源等。
2.环境保护:
科学地回收和循环利用淘汰的家电,既可以减少环境污染,又能产生良好的经济效益。

　(1)用电器的电功率越大,电流做功越多。 (×)
(2)功率是1 kW的空调正常工作一小时所消耗的电能是1 J。 (×)
(3)选择熔丝时,应该使它的额定电流等于或稍小于电路的最大正常工作电流。 (×)
(4)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。 (√)
(5)当出现短路故障时,漏电保护器会自动切断电路。 (×)
关键能力·合作学习
　知识点一　家庭电路和用电故障
1.家庭电路组成:
(1)一般组成框图。

(2)进户线。
①火线:火线跟零线间的电压是220 V。
②零线:零线是与大地相连的,正常情况下零线跟大地之间的电压是0 V。
③地线:在家庭里直接与大地相通的导线,这是为了安全另外加接的。火线与地线之间的电压是220 V,零线与地线之间的电压是0 V。
2.故障处理:
(1)短路故障的处理:查明短路原因并排除故障后换上同样的熔丝,绝对不能换用比原来粗的熔丝或者其他材料的金属丝。
(2)断路故障的处理:一般情况是接线螺丝松脱、电线接头处接触不良、导线断裂等。在确认电源没有停电的情况下,可以使用测电笔逐段排查断路点。使用测电笔时要注意安全,手绝对不能接触笔尖的金属部分。
(3)漏电故障的处理:仔细检查灯座、吊线盒、开关、插座等容易漏电处,再检查电线连接处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容易受损的部位。

【典例】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,参考下列数据并通过计算说明,应该选择多大直径的熔丝?
常用铅锡合金熔丝的技术数据(铅95%,锡5%)
额定电
流I/A
2
2.6
3.3
4.8
7
11
15
18
22
直径
d/mm
0.508
0.61
0.71
0.915
1.22
1.63
2.03
2.34
2.65
【解析】P=3 800 W,U=220 V,I== A≈17.27 A,
查表可得,应选用直径为2.34 mm、额定电流为18 A的熔丝。
答案:2.34 mm

1.如图所示,闭合电键S后,发现电灯L不亮,且保险丝没有熔断。某同学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。那么可以判定故障是 (　　)

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
【解析】选D。用排除法来判断,如果火线和零线短路或电灯L短路,都会使电路中电流过大,造成保险丝熔断,故A、B不符合题意;若AC段某处断路,会使C与火线脱离接触,就不会使测电笔的氖管发光,而BD段某处断路一方面造成灯泡不能发光,另一方面D点通过灯丝与火线连通,能使氖管发光。
2.(2020·广州高二检测)下列所述的情况,会造成家庭电路短路的是 (　　)
A.将插座串联在火线上
B.将电灯的开关装在了零线上
C.当用电器不经过开关就直接连在电源上
D.用钢丝钳同时将连接着火线和零线的双绞线剪断
【解析】选D。家庭电路中各用电器并联连接,互不影响,当将插座串联在火线上,不会将火线和零线连在一起,但电路不正常,故A错误;将电灯的开关装在了零线上,电灯能正常发光,但不安全,故B错误;当用电器不经过开关就直接连在电源上,不会形成电源短路,但不安全,故C错误;钢丝钳同时将连接着火线和零线的双绞线剪断,因此将火线与零线连通,会形成电源短路,故D正确。
　常见故障处理方法
(1)短路故障的处理:查明短路原因并排除故障后换上同样的熔丝,绝对不能换用比原来粗的熔丝或者其他材料的金属丝。
(2)断路故障的处理:一般情况是接线螺丝松脱、电线接头处接触不良、导线断裂等。在确认电源没有停电的情况下,可以使用测电笔逐段排查断路点。使用测电笔时要注意安全,手绝对不能接触笔尖的金属部分。
(3)漏电故障的处理:仔细检查灯座、吊线盒、开关、插座等容易漏电处,再检查电线连接处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容易受损的部位。
【加固训练】
小宇同学准备检查生活用电线路是否有问题,他先断开所有用电器和总开关,然后将火线上的保险丝取下,换上一只额定电压为220 V的灯泡,闭合总开关,发现灯泡正常发光。由此判新 (　　)
A.线路安装完全正确,因为灯泡正常发光
B.线路安装不正确,电路中有短路
C.线路安装不正确,电路中有断路
D.仅由此不能判断线路是否有问题
【解析】选B。保险丝与用电器是串联连接的,将火线上的保险丝取下,换上的灯泡与电路中原来的用电器也是串联的。如果原来的电路没有问题,那么它们的总电压是220 V,这个换上的灯泡因实际电压低于额定电压而不能正常发光,现在发现这个换上的灯泡正常发光,说明它的电压就是220 V,也就是原来的用电器两端电压为零,即电路中有短路。
　知识点二　家庭安全用电及节约用电
1.家庭安全用电必须注意以下几点:
(1)高度重视,谨防触电:接触、搬运电器时,头脑中要时刻想着避免触电,不能大意;要定期检查用电器的插头,大功率用电器的插头极易因过热而损坏,更要注意。
(2)避免短路:短路时电路中的电流非常大,轻则电源、电线烧毁,重则发生火灾,酿成大祸;从插座拔出插头时要手握插头,切勿用力拉扯电线,以免电线绝缘皮破损或插座接头脱落,形成短路。
(3)电器金属外壳应该接地线:容易潮湿的电器如洗衣机等更要接地。
(4)避免大功率电器同时使用:不要在同一插座上同时使用几个大功率的用电器,以免流过插座的电流太大,引起火灾。
(5)避免火灾:不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等。
2.节约用电:
(1)养成良好的用电习惯,记住随手关闭不使用的用电器。
(2)节约用电,坚持可持续发展。

【典例】当李老师最后离开计算机机房要去关闭总电闸时,发现电能表(如图所示)的转盘仍在缓慢地转动。他用手表粗略地估测了一下。1 min转盘转动了5 r。经检查发现,原来机房内还有20台电脑显示器处于待机状态。请你算算1台电脑显示器的待机功率约为多大?并就此问题联系实际谈谈在日常生活中如何节约用电?

【解析】20台电脑显示器消耗的电能W=×3.6×106 J=6×103 J
1台电脑显示器消耗的电能W′===300 J
1台电脑显示器的待机功率P== W=5 W
节约用电要从小事做起,如平时不使用电视时,最好要关闭电源,不要使其处于待机状态。
答案:5 W　见解析

1.在家庭安全用电中,下列做法正确的是 (　　)

【解析】选B。A项中,负载过大可能烧坏接线插板,引起短路,甚至引起火灾,该做法错误,故A错误。B项中,发生火灾后,若不先切断电源就用水浇灭电火,火会灭,但此时人若接触到水,就会触电,发生更大的危险,即使是使用泡沫灭火器,也要先断电,因为泡沫也导电。所以遇到火灾时,先切断电源是正确的做法,故B正确。C项中,如果用钢丝代替熔丝,当电路短路或者用电量增大时,不容易熔断,会造成火灾隐患,这种做法错误,故C错误。用手抓电线拔出插头,容易把插头里面的线扯坏,有时会把绝缘层弄坏致使触电,所以这种做法不正确,故D错误。
2.(2020·汕头高二检测)教室里有“220 V　40 W”的电灯8盏,“220 V　60 W”的电风扇6台,还常使用一台“220 V　120 W”的投影仪,那么教室里应选用的保险丝的规格为 (　　)
A.额定电流为1 A的保险丝
B.额定电流为3 A的保险丝
C.额定电流为5 A的保险丝
D.额定电流为10 A的保险丝
【解析】选C。由题可知,教室共有8盏40 W的白炽灯,6台60 W的电风扇,一台120 W的投影仪,它们的总功率为P=40×8 W+60×6 W+120×1 W=800 W,因为P=UI,所以电路中总电流I== A≈4 A,保险丝允许通过的最大电流应略大于4 A,故选C。
【加固训练】
小明家新购微波炉一台,铭牌如图所示,他家为此铺设了专用电线,此专用电线上应该安装额定电流为__________的熔丝。 
电源:220 V　50 Hz
额定功率:800 W　500 W　800 W
生产日期:2020.9.1
【解析】用电器的总功率为:P=(800+500+800) W=2 100 W,
由公式:P=UI得,
I== A≈9.5 A,即应选10 A的熔丝。
答案:10 A
情境·模型·素养

很多家用电器都有待机功能,比如电视可以用遥控器关机而不必断开电源。这一功能虽给人们带来了方便,但电器在待机状态下仍有能耗。表中是小明家两台电器的数据统计。
探究:
(1)这两台电器每天待机共耗电多少度?
(2)若能及时断开电源,他家每月可以节约多少电费?(电价为0.5元/度,每月按30天计算)
家用电器
待机功率P/kW
每天平均待机时间t/h
电视
0.008
20
机顶盒
0.012
22
【解析】(1)电视每天待机耗电:
W1=0.008×20度=0.16度,
机顶盒每天待机耗电:
W2=0.012×22度=0.264度,总共每天耗电0.424度。
(2)若能及时断开电源,每月可节约电费:
0.424×30×0.5元=6.36元。
答案:(1)0.424度　(2)6.36元

　相距11 km的A、B两地用两根导线输电,由于受暴风雨影响,在两地之间某处一棵树倒在两根导线上造成故障,工人师傅为查明事故地点,先在A地两端加
12 V电压,在B地两端测得电压10 V,在B地两端加12 V电压后,在A地两端测得电压4 V。

探究:故障处距A地多远?
【解析】设A到大树处两段导线的总电阻是RA,B到大树处两段导线的总电阻是RB,大树电阻是R0,
A地加电压12 V,串联电路中电压和电阻成正比,故:
= ①
B地加电压12 V,故= ②
由①②得:=
A到大树处的距离是sA,B到大树处的距离是sB=11 km-sA,根据电阻定律,电阻与长度成正比,故:==
解得:sA=1 km。
答案:故障处距A地1 km
课堂检测·素养达标
1.(多选)关于安全用电,下列说法正确的是 (　　)
A.不用手或导电物去接触、探试电源插座内部
B.可以用湿布擦拭电器
C.电器使用完毕后应拔掉电源插头
D.发现有人触电要设法及时切断电源
【解析】选A、C、D。若用手或导电物去接触、探试电源插座内部,容易引起短路,故A正确;用湿布擦拭电器容易发生触电事故,故B错误;电器使用完毕后应拔掉电源插头,可以消除安全隐患,故C正确;发现有人触电要设法及时切断电源,保证人身安全,D正确。
2.关于家庭线路的安装,下列说法不正确的是 (　　)
A.照明线不要与插座线合用
B.所有插座线均要通过漏电保护器
C.开关应控制火线
D.火线、零线都安装保险丝
【解析】选D。 照明线若与插座线合用有安全隐患,故A正确;插座线通过漏电保护器,能保护家用电器,故B正确;开关控制火线,以免发生漏电事故,故C正确;保险丝应安装在火线上,故D错误。
3.某同学为测量家里一盏灯的实际功率,他只开这一盏灯,观察电度表转盘在
3 min内转了9转,若每千瓦时该表转3 000转,则这只灯泡的实际功率为 (　　)
A.30 W　　　　　　 B.60 W
C.600 W D.120 W
【解析】选B。消耗的电能W=×3.6×106 J=1.08×104 J,灯泡的实际功率P== W=60 W。
【加固训练】
　　电冰箱工作时,应当使用图中的________插座,这是为了使电冰箱的外壳接地,保证安全工作。表中是某电冰箱的部分技术参数,它正常工作时,使用的是__________电源(选填“交流”或“直流”),电压是__________V,若压缩机连续正常工作1 h,将消耗电量__________kW·h。 

额定电压
频率
额定功率
容积
220 V
50 Hz
200 W
180 L
【解析】为了防止触电,使用的插座应选用有接地线的三孔插座,即图中的乙,这样能把电冰箱的外壳连接大地,保证安全工作。由表中的标称值可知冰箱使用的是频率为50 Hz 的交流电源;电冰箱电压为220 V,正常工作1 h消耗的电能:W=Pt=0.2 kW×1 h=0.2 kW·h。
答案:乙　交流　220　0.2
4.(多选)(2020·深圳高二检测)关于家庭安全用电,下列做法正确的是 (　　)
A.所有家用电器都使用二孔插座
B.用湿抹布擦工作中的电器上的灰尘
C.家用电器使用时需考虑供电电线的粗细
D.将多个大功率电器接在同一个移动插座上并同时使用
【解析】选C。家用电器有的使用二孔插座,有的使用三孔插座,故A错误;当用湿抺布擦去工作中电器上的灰尘时,电器正在工作,会导致电路短路烧毁,故B错误;家用电器使用时需考虑供电电线的粗细,避免负载太大,烧毁导线,故C正确;消毒碗柜、电饭煲和电冰箱等大功率电器不能同时使用同一个移动插座,原因是负载太大,会导致插座烧毁,故D错误;故选C。