高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第4节 科学用电学案

第4节 科学用电

1.了解家庭电路的组成．知道空气断路器和熔断器在电路中的作用，能根据家庭的实际用电功率选择熔丝或低压断路器.

2.了解家用电器常见故障发生的原因，具有排除简单家用电器故障的技能

3.了解安全用电，知道常见用电安全事故及原因．

一、家庭用电

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。

（3）触电保护器（如右图）。触电保护器的电子线路能检测到由于触电或漏电所形成的其他电流通路引起火线与零线电流的微小差异， 从而自动切断电路，防止伤亡事故发生

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。

二、安全用电注意事项：

1. 为了安全地使用家电，应注意电能表和电线与所用的家电匹配；电源插头与插座匹配；最好使用固定插座，因为移动插座容易因超负荷而发生危险．使用三脚插头的电器，在发生漏电事故时，可以通过地线，把短路电流引向大地，保证使用者的安全．

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。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.

4.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．

5.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。

6.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。

三、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。

节约1KWh电能意味着什么

3.节电意识：不要让家电长期处于待机状态，冰箱不要塞满食物，冬季空调温度不要设置过高，夏季不要设置过低。

【典例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?

【典例2】.从安全用电的角度出发，下列做法存在安全隐患的有 (　　)

A.用电器金属外壳应该接地线

B.不要在同一插座上同时使用几个大功率用电器

C.要定期检查用电器插头，特别是大功率用电器插头

D.洗衣机、洗碗机等易潮湿用电器不用接地线

【典例3】一个家庭电路中的用电器原来都在正常工作，把台灯插头插入插座时，闭合台灯开关后，家中电灯突然熄灭，原因可能是              (　　)

A.台灯的灯丝断了

B.台灯插头处短路

C.台灯的电线原来是断路的

D.台灯灯座接线柱处短路

1．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

2．在家庭电路中常常发生：在台灯开关断开的情况下，把台灯插头插入插座时，室内其他电灯全部熄灭，保险丝熔断；有时是在台灯插头插入插座后，闭合台灯开关，室内其他电灯熄灭，保险丝熔断．引起这两种故障的最大可能是(　　)

A．前者是插座短路，后者是灯泡短路

B．前者是插头短路，后者是灯泡短路

C．两者都是插座短路

D．两者都是插头短路

3.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

4．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

5.现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是一个十分突出的问题。下表提供了一组部分人的人体电阻平均值数据： 

(1)从表中可看出干燥时电阻大约是潮湿时电阻的______倍。 

(2)在空格中填入对人体加220 V电压后的电流值。

(3)若对人的安全电流是20 mA以下，上述哪几项是十分危险的?__________。 

(4)电路上有规格为10 A的熔丝(俗称保险丝)，如图所示，用电器R的功率是1 500 W，这时通过熔丝的实际电流是多少?人体出汗或潮湿时，手脚触电，为什么熔丝不会断?

参考答案

【典例1】

【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

【典例2】

【解析】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。多个电器接在同一插座上，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，甚至因插座连接线超负荷而发热引起火灾。用电器插头如果破损，人体接触到破损部位容易造成触电事故，破损处容易造成短路事故。

【答案】 D

【典例3】

【解析】 台灯插头插入插座前，家用电器正常工作，把台灯插头插入插座时，家用电灯突然熄灭。说明台灯接线处电路短路，导致突然熄灭。故D正确，A、B、C错误。故选D。

【答案】 D

1.【解析】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．

【答案】C

2.【解析】家庭电路中的保险丝熔断，是由于电路中的电流过大引起．而产生电流过大的原因有两个：一是用电器总功率过大，二是发生短路．由生活常识可知台灯的功率一般较小，所以造成保险丝熔断的原因不会是因台灯的功率过大．由台灯插头未插入插座时，室内电灯正常发光可知插座处没有短路．在台灯开关断开的情况下，把台灯插头插入插座时，室内其他灯全部熄灭，保险丝熔断，这是由于插头短路引起；在台灯插头插入插座后，闭合开关室内其他灯熄灭，保险丝熔断，这是由于灯泡短路造成．由以上分析可判定选项B正确．

【答案】B

3.【解析】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。

【答案】D。

4.【解析】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．

【答案】D

5.【解析】(1)n1==40，n2=≈38，n3==80。所以干燥时电阻大约是潮湿时电阻的38～80倍。

(2)潮湿时电流分别为：I1==44 mA，

I2==27.5 mA，I3==22 mA。

(3)由上述计算知，潮湿时电流都大于20 mA，所以上述各种情况均有危险。

(4)通过用电器R的电流IR===6.8 A，人的手脚触电时通过人体的电流I2=27.5 mA=0.027 5 A，通过熔丝的总电流为I=IR+I2=6.827 5 A<10 A，故熔丝不会熔断。

答案：(1)38～80　(2)44 mA　27.5 mA　22 mA

(3)潮湿时各种情况均有危险　(4)见解析