全国物理竞赛辅导讲座：家庭电路.doc

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家庭电路
【基础知识精讲】
1.家庭电路
(1)家庭电路的组成：供电线路、电能表、闸刀开关(总开关)、保险盒、插座、灯座、开关.
(2)家庭电路的电压，家庭电路的供电线路有两根，一根叫零线，另一根叫火线，火线与零线之间有220伏的电压.在正常情况下，零线和地之间没有电压，火线和地之间有220伏的电压.
2.保险丝
(1)保险丝是由电阻率大而熔点低的铅锑合金制成的.
(2)保险丝的作用是当电路中的电流超过规定值时，保险丝能自动熔断，将电路切断，起到保险作用.
3.接地的作用
为了防止用电器工作时因内部火线失去绝缘性能，致使火线与用电器外壳接通，造成触电事故.
4.测电笔
(1)测电笔是用来辨别火线和零线的.
(2)使用测电笔时应用手接触笔尾的金属体，笔尖接触电线(或与电线连通的导体)；如果氖管发光，表示接触的是火线，否则，就是零线.
【重点难点解析】
1.保险丝的作用和原理
保险丝必须具备的两个条件：①电阻率大，电流通过保险丝时，在长度、横截面积一定的情况下要比导线电阻要大，Q丝=I2R丝t发热多，温度能迅速上升；②熔点低，电流过大温度能上升到熔点及时熔化断开，使电路自动切断.
2.三孔插座和三脚插头
三孔插座中，除了两个孔分别接火线和零线外，另一个孔是跟大地连接的.
有金属外壳的家用电器，有时电器内部火线绝缘皮破损或失去绝缘性能.致使火线与金属外壳接通，使本不带电的外壳带了电，把金属外壳用三脚插头的一个脚和三孔插座上的接地孔相接，使外壳带的电从接地导线上流走，人体接触外壳就没有危险.
3.测电笔
判断有没有“电”，辨别火线很重要，因为保险丝和开关都要串接在火线上，这里就要用上电工的基本工具测电笔，家庭里也应常备.测电笔如何知道是否有“电”，主要靠氖管，氖管里充有惰性气体——氖气.结构如图所示，两端电极之间只要有少许电压，就会激发氖气发出红光.弹簧是为了保证接触良好，高电阻是为了分去大部分电压，或者使电流很小.使用时，下金属体(有时附带当螺丝刀使用)接触火线或带电体，上金属体与人体接触再接地，构成串联电路，此时电流微弱对人体不会造成伤害.
【命题趋势分析】
本节考查家庭电路的组成及连接方法，着重考查保险丝的作用及原理，今后试题命题的趋势是考查同学们用相关知识解释、解决实际问题的能力.
【难题巧解点拨】
例1 一只标有“220V 5A”字样的电能表，安装在家庭电路中，若电路中有4盏40瓦的电灯，一台120瓦的电灯，一台120瓦的电冰箱，一台40瓦的电视机.当这些用电器同时工作时，还能不能连入一个功率为1000瓦的电炉?
分析与解答：家庭电路在选装电能表时，一般是在供电线路能承受的最大功率的前提下，根据供电线路中所有用电器一起工作时的总功率，选装合适的电能表；因此，一个正常工作的供电电路能否再接入一个大功率的用电器主要看电能表是否被烧坏，可以根据电路中用电器的总功率来判断，也可以根据电路中的最大电流来判断.
解法一：当使电路中包括1000瓦的电炉在内所有用电器同时工作时，它们的总功率是
P总=40瓦×4+120瓦+40瓦+1000瓦=1320瓦.
电能表所能受的正常功率是
P总=U额I额=220伏×5安=1100瓦.
因为P总＞P额，即电路中用电器的总功率已经超过电能表所能承受的正常功率，因此不能再接入1000瓦的电炉，否则将会造成电能表计数不准甚至会烧坏电能表.
解法二：也可以根据用电器的功率算出电路的总电流
I总=P总/U=1320瓦/220伏=6安.
可见，电路中的总电流已经超过了电能表允许通过的最大电流.
综上所述，该题答案是：不能接入电炉.
例2 如下图所示的甲、乙、丙三个电路，哪个电路的安装是符合要求的?请说明理由.
解：甲图的连接方法是错误的.因为开关直接通零线，这样一来，即使开关断开了，灯泡仍然与火线连通，稍不小心，人碰到灯头的任一接线柱，都会造成触电，所以这种接法是危险的.

乙图在火线与零线上都装了一根保险丝，表面看来是“双保险”，更加安全.其实不然.因为开关闭合后，如果电路中电流过大，保险丝熔断，一般只会是一根熔断，而此时因电路已被切断，另一根保险丝将是完好的，并没有“双保险”.同时，电路中的电流过大时，究竟哪一根保险丝先熔断，事先无法判断.如果是接地零线上的保险丝先断，那么就将出现与甲图一样的情况，这时，不仅不是“双保险”，而是十分危险了.
丙图中火线进开关，零线进灯头，接法是正确的.
【课本难题解答】
家庭电路中的插座分为_________和_________两种，对于二孔插座，一个孔接_________另一个孔接_________，对于三孔插座，除了两个孔分别接在___________和_______________外，另一个孔与_______________相连接，这样把三脚插头插在三孔插座里，就是把家用电器的用电部分连入电路的同时，也把与_________连起来.
解析 家用电器中插座有二孔和三孔两种，若是两孔分别接入火线和零线，若是三孔除了下面的二孔分别接火线和零线外，另外上面一孔与大地相连接，即为地线，这样用电器的金属外壳就和大地相连，假如发生意外，用电器内绝缘部分破损，使得金属外壳带电，也可通过地线作为电流通路，从而避免因为人体接触金属外壳而触电.
【典型热点考题】
例1 所有的家用电器都是_______联接入电路中，电能表要装在家庭电路的______上，外面的供电线路就接在电能表上，这样才能测出用户全部用电器的_________，电能表上标着的电压值是_________，电流是_________.
分析：知道家庭电路的组成及各部分的作用，就能较容易的解答此题.
解：并联，干路，电能的消耗，额定电压，允许通过的最大电流.
例2 (安徽题)某同学按下图安装了家庭电路中的闸刀开关，另一位同学说安装错了，他作出这个判断的依据是( )
A.合闸后电路不通
B.拉断闸刀后，不能将家庭电路与供电路电线断开
C.当电路中的电流过大时，保险丝不能及时切断电路
D.更换保险丝时要带电操作，不符合安全用电原则
分析：某同学接上图安装闸刀开关的错误在于把闸刀开关倒置了.这样，本来应与电源线相连的静触头放在了下面，而使保险丝直接与电源线相连，于是更换保险丝时要带电操作.闸刀的错误安装并不会造成选项A、B、C所说的后果，故选项D正确.
解：选项D正确.
例3 一家庭电路如下图所示，开关S闭合后，电灯不亮，但用测电笔测试a点和b点均见氖管发光，电灯不亮的可能的原因是( )
A.电厂停电 B.供电线路某处火线断路
C.灯丝断了 D.供电线路某处零线断路
分析：测电笔氖管发光，说明笔尖接触的是火线(或与火线连通的导体).现在测电笔测试a点和b点均见氖管发光，表明电厂没有停电，火线没有断开，灯丝也未烧断.而电灯不亮的可能原因是供电路某处零线断路.
解：选项D正确.

【同步达纲练习】
一、选择题
1.家庭电路的电压是( )
A.220伏 B.380伏 C.38伏 D.36伏
2.制成家用保险丝的材料是( )
A.电阻率较大而熔点较高的铅锑合金 B.电阻率较大而熔点较低的铅锑合金
C.电阻率较小而熔点较高的铅锑合金 D.电阻率较小而熔点较低的铅锑合金
3.安装家庭电路的时候，必须把电灯的开关接在( )
A.零线上 B.火线与零线之间
C.火线与电灯之间 D.火线上、零线上都可以
4.从市线进户线开始，家庭照明电路组成的顺序依次是( )
A.电能表、总开关、电灯、保险盒 B.总开关、电能表、保险盒、电灯
C.电能表、总开关、保险盒、电灯 D.电能表、保险盒、总开关、电灯
5.电能表在电路中测量的是( )
A.电流 B.电压 C.电功 D.电功率
6.能直接判别火线和零线的工具是( )
A.电能表 B.测电笔 C.电压表 D.安培表
7.家用电能表的盘面上，标有“3000r/kW·h”的字样，当接入一个“220V 300W”的电器正常工作时，1分钟内能电能表的转盘转( )
A.0.25转 B.5转 C.15转 D.30转
8.家庭照明电路的总电阻R和总电流强度的关系是( )
A.用电器全使用时，R最小，I最大 B.用电器不全使用时，R最小，I最大
C.用电器使用最少时，R最小，I最大 D.用电器使用一半时，R最小，I最大
9.如下图所示的电路中，安装两盏白炽灯和两个插座，其中安装错的元件是( )
A.白炽灯L1和开关S1 B.插座a
C.白炽灯L2和开关S2 D.插座b
10.安装照明电路的时候要( )
A.必须把开关接在火线上，保险盒接在零线上
B.必须把开关接在零线上，保险盒接在火线上
C.必须把开关和保险盒串联后接在零线上
D.必须把开关和保险盒串联后接在火线上
11.有一盏接在照明电路上的白炽灯不亮了，用测电笔分别去接触灯头的两个接线柱，氖管都发光，则此灯不亮的原因是( )
A.火线断了 B.零线断了 C.灯丝断了 D.开关短路
二、填空题
1.在家庭电路中，家用电器要_________联接入电路中.
2.开关的作用是控制家用电器的_________.
3.通常的插座有两个孔，一个孔接_________，一个孔接_________.
4.在三孔插座中，除了接火线和零线的两个孔外，另一个孔是跟_________连接的，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，也就把_________与_________连接起来.
5.家庭电路的两根导线，一根叫_________线，一根叫_________线，正常情况下，零线与地之间电压是_________伏，火线与地之间电压是_________伏.
6.保险丝是由电阻率_________而熔点_________铅锑合金制成的，它的作用是在电流增大到危险程度以前_________，保险丝在电路中，连接方法是_________联在电路中.
7.在更换保险丝时，不能用铜丝代替保险丝，其原因是：___________
8.一只标着“220V 2.5A”的电能表，可以用在最大功率为_________瓦的家庭电路上.
9.用_________可辨别火线和零线，使用时手一定接触笔尾的_________，笔尖接触_________，如果氖管发光表明接触的是_________，如果氖管不发光，表明接触的是_________.
10.在插入式保险盒中，保险丝装在_________上，电源线应接在闸刀开关的_________上.
11.某电能表允许通过的最大电流是2.5安，这只电能表最多可接入“220V、25W”的电灯_________盏，如果这些灯平均每天使用3小时，则10天消耗的电能为_________千瓦时.
【素质优化训练】
一、填空
1.某家庭电路的组成如下图所示，图上注明A、B、C、D、E、F字母处的元件名称分别为：A是_________，B是_________，C是_________，D是_________，E是_________，F是_________.

2.家庭电路有两根电线，一根叫_________线，另一根叫_________线，它们之间的电压是_________伏，在低压供电的电源处，_________线是接地的，所以在正常情况下，零线和地线之间_________电压(填“有”、“没有”).家用电器_________联在电路中.
3.家庭电路中控制电灯的开关跟灯应_________联，而各用电器及插座之间应________联.
4.保险丝是用电阻率较_________，熔点较_________的铅锑合金制成的，保险丝_________联在电路中，保险丝越粗，它的熔断电流越_________.
5.家庭电路中装有电能表是测量用户在一定时间内消耗多少_________，它要安装在电路的_________路上，电能表上标着电压值和电流值，所标的电压是_________，所标的电流是_________，一只标着“220V、5A”的电能表可以用在最大功率是_________的电路上.
6.某同学家里4月1日电能表的计数器上显示为，他家有40瓦灯4盏，30瓦收录机一台，这些电器平均每天使用4小时，那么到5月1日时，电能表计数器上显示的应为.
二、设计作图
现要求把220伏40瓦的二盏灯泡连入电路，并使它们能正常发光，每盏灯要有一个控制开关，还要有一个总开关和保险盒，请画出安装电路图.
【生活实际运用】
某会议室安装的电器设备总功率为1540瓦，电路的电压为220伏，根据表1的《常用保险丝规格表》确定这个会议室安装的保险丝的直径为( )
表1 常用保险丝规格表
直径(毫米)
额定电流(安)
熔断电流(安)
0.71
3
6
0.81
3.75
7.5
0.98
5
10
1.02
6
12
1.25
7.5
15
1.51
10
20
A.1.25毫米 B.1.02毫米 C.0.98毫米 D.0.81毫米
【知识验证实验】
晚上保险丝突然断了，家里只有较细的保险丝，接上去就被熔断，能不能想别的办法?

【知识探究学习】
对于测电笔，里面加有一个高阻值的电阻，这是什么原因，若这个电阻丢失了，此测电笔能不能使用?

参考答案
【同步达纲练习】
一、1.A 2.B 3.C 4.C 5.C 6.B 7.C 8.A 9.B 10.C 11.B
二、1.并 2.工作与否 3.火线 零线 4.大地 家用电器的金属外壳 大地 5.火 零 0 220 6.大 低 自动熔断切断电路 串 7.铜的电阻率小，熔点高 8.1210 9.测电笔 金属体 导线 火线 零线 10.火线 静触头 11.22 16.5
【素质优化训练】
一、1.电能表 闸刀开关 保险盒 插座 开关 电灯2.火 零 220 零 没有 并 3.串 并 4.大 低 串 大 5.电能 干 额定电压 允许通过的最大电流 1100W 6.

二、略
【生活实际运用】
提示：选择保险丝的原则是：保险丝的额定电流等于或稍大于电路最大的正常工作电流.
【知识验证实验】
提示：保险丝越粗，溶断电流就越大.保险太细熔断电流大小，要想接上后能正常工作，要么减小电流即关掉一部分用电器，或把二股或三股细的保险并联在一起，扭成一股再接上保盒.
【知识探究学习】
加上高值电阻(是串在电路上)会使电流很微小(因为此电流是通过人体接地构成通路)电流大了对人体会产生伤害，若丢失了此高值电阻，此测电笔千万不能使用.

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