19.2 家庭電路中電流過大的原因（導(dǎo)學(xué)案）-九年級(jí)物理全一冊(cè)同步備課系列（人教版）【教師版】

19.2家庭電路中電流過大的原因（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道家庭電路中電流過大的原因是家用電器的總功率過大和短路。2.知道保險(xiǎn)絲的作用。3.有初步的安全用電常識(shí)和節(jié)約用電意識(shí)?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】分析家庭電路電流過大的原因?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】家庭電路中電功率的計(jì)算?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1.家庭電路中電流過大的原因家庭電路電流過大的原因有兩個(gè)：一是用電器的總功率過大，二是發(fā)生短路，即火線和零線直接連接。2.保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲是用鉛銻合金制成的，電阻比較大，熔點(diǎn)比較低。當(dāng)過大的電流通過時(shí)，保險(xiǎn)絲產(chǎn)生較多的熱量使它的溫度達(dá)到熔點(diǎn)，于是保險(xiǎn)絲熔斷，自動(dòng)切斷電路，起到保險(xiǎn)作用。禁止用鐵絲、銅絲等代替保險(xiǎn)絲。現(xiàn)在新建樓房用空氣開關(guān)代替保險(xiǎn)絲?！竞献魈骄俊刻骄恳弧⒓矣秒娖鞯目偣β蕦?duì)家庭電路的影響【想一想】在我們?nèi)粘＜彝ビ秒娺^程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下現(xiàn)象：家庭電路中同時(shí)使用空調(diào)、微波爐等大功率用電器時(shí)出現(xiàn)跳閘斷電；陰雨天即使不使用大功率用電器也出現(xiàn)跳閘斷電；甚至由于電路老化，用電不當(dāng)?shù)仍斐苫馂?zāi)事故，這些都是電流過大造成的。家庭電路中，電流過大的原因是什么？1.家用電器的總功率【推導(dǎo)】在家庭電路中，各用電器是并聯(lián)的，家用電器的總功率和各用電器的功率之間的關(guān)系是P=P1+P2+…+Pn可見，在家庭電路中，同時(shí)工作的用電器越多，尤其是同時(shí)工作的大功率用電器越多，電路消耗的總功率就越大。2.電路中的電流與家用電器總功率的關(guān)系（1）演示實(shí)驗(yàn)①如下圖所示，把額定電壓是3.8V的3個(gè)小燈泡并聯(lián)接在電源上，逐個(gè)閉合開關(guān)S1、S2、S3，觀察電流表示數(shù)的變化情況?②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：逐個(gè)閉合開關(guān)S1、S2、S3，電流表的示數(shù)變大。③分析：并聯(lián)的小燈泡越多，電路的總功率越大，電路中的總電流越大。④結(jié)論：用電器的總功率越大，電路中的總電流越大。演示實(shí)驗(yàn)電路用電器的總功率越大，電流越大（2）理論推導(dǎo)根據(jù)P=UI，可得I=P/U。因?yàn)榧彝ル娐分械碾妷?20V是一定的，所以用電器總電功率P越大，電路中的電流I就越大。（3）結(jié)論用電器的總功率過大是家庭電路中電流過大的原因之一。3.家用電器的總功率對(duì)家庭電路的影響即使每個(gè)用電器的功率不算很大，如果很多用電器同時(shí)使用，它們的總功率也會(huì)相當(dāng)可觀，電路中的總電流也可能超過安全值。根據(jù)焦耳定律可知，產(chǎn)生的熱量就越多，會(huì)引起線路故障，甚至發(fā)生火災(zāi)。因此，電路中同時(shí)使用的用電器不能太多?！鞠胍幌搿繛榱朔乐辜彝ル娐烦霈F(xiàn)總功率過大現(xiàn)象，家庭用電時(shí)，要注意什么？【歸納】①大功率用電器不要同時(shí)使用；②對(duì)于空調(diào)、電暖器、電熱水器等功率較大的用電器，應(yīng)采用獨(dú)立供電的方式，即一條線路專供一大功率的用電器使用。【例題1】明明家電能表規(guī)格是“220V10A”，他家現(xiàn)已安裝“220V630W”熱水器一臺(tái)，“220V180W”電視機(jī)一臺(tái)，“220V150W”的電冰箱一臺(tái)，“220V800W”的電飯鍋一個(gè)。請(qǐng)你通過計(jì)算說明：（1）若家中已安裝的這些電器同時(shí)工作，電路中的電流是多大？（2）從電能表使用的角度考慮，他家是否還可添置一臺(tái)1kW的空調(diào)？【解析】（1）已安裝用電器的總功率P＝630W+180W+150W+800W＝1760W這些電器同時(shí)工作時(shí)的電流I=P/U=1760W/220V=8A（2）該電能表允許接入的用電器的最大功率P大＝UI大＝220V×10A＝2200W還可安裝用電器的功率P2＝2200W-1760W＝440W＝0.44kW<1kW所以，從電能表使用的角度考慮，不能安裝這樣一臺(tái)空調(diào)。探究二、短路對(duì)家庭電路的影響【想一想】有時(shí)候家庭電路中用電器的總功率并不是很大，但是也會(huì)產(chǎn)生電流過大的現(xiàn)象，你認(rèn)為原因可能是什么？1.短路是家庭電路中電流過大的另一原因【演示實(shí)驗(yàn)，注意該實(shí)驗(yàn)自己不要做】（1）如圖所示，斷開開關(guān)，用導(dǎo)線將A、B兩點(diǎn)起來，閉合總開關(guān)觀察發(fā)生的現(xiàn)象。（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：保險(xiǎn)絲快速熔斷。（3）現(xiàn)象分析：當(dāng)用導(dǎo)線將A、B兩點(diǎn)連接起來時(shí)，火線與零線直接相連，發(fā)生短路，由于導(dǎo)線的電阻很小，電源電壓為220V不變，根據(jù)I=U/R可知，短路時(shí)電路中的電流非常大。由Q=I2Rt

可知，保險(xiǎn)絲會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，溫度急劇升高，快速熔斷。（4）結(jié)論：短路是家庭電路中電流過大的另一個(gè)原因.2.造成家庭電路中短路的原因家庭電路中的短路就是直接或間接將火線與零線連通，如下列情況：（1）人為原因：如在電路安裝維修中不細(xì)心造成火線和零線連通。（2）使用問題：如電線絕緣層破損，或者是使用時(shí)間長，或者是使用環(huán)境惡劣。使得導(dǎo)線絕緣層老化，用電器和插座進(jìn)水造成火線和零線直接連通。（3）元件損壞：例如家用電器絕緣材料老化，設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)不良等造成的設(shè)備缺陷發(fā)展為短路。3.短路對(duì)家庭電路的影響根據(jù)前面學(xué)過的知識(shí)可知，由于導(dǎo)線的電阻很小，短路時(shí)電路中的電流非常大，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使導(dǎo)線的溫度急劇升高，很容易造成火災(zāi)?！鞠胍幌搿繛榱朔乐闺娐分须娏鬟^大引發(fā)事故，你有哪些好的建議？【歸納】避免同時(shí)使用大功率的用電器；改造線路，例如把電線換成更粗的銅導(dǎo)線；電能表換成額定電流更大的?！纠}2】小華將手提電腦的電源線插頭插入墻上一個(gè)兩孔插座時(shí)，聽到一聲巨響，同時(shí)室內(nèi)電燈全部熄滅。檢查后發(fā)現(xiàn)電腦電源線已炸開，室內(nèi)斷路器也已自動(dòng)斷開。對(duì)此次事故原因的分析最恰當(dāng)?shù)氖牵ˋ）A．可能是電腦電源線的插頭原來已經(jīng)短路 B．可能是電腦電源線炸開處內(nèi)部已斷路C．一定是室內(nèi)斷路器斷路 D．一定是插座內(nèi)部原來就已經(jīng)短路【解析】由題意可知，手提電腦的電源線已炸開，室內(nèi)斷路器也已自動(dòng)斷開，說明電路中有短路故障。A．若電腦電源線的插頭原來已經(jīng)短路，當(dāng)插頭接入插座后會(huì)造成電路短路，電流過大使得電腦電源線炸開、斷路器自動(dòng)斷開，A符合題意；B．如果電腦電源線炸開處內(nèi)部已斷路了，電腦所在電路處于斷路狀態(tài)，不會(huì)造成斷路器自動(dòng)斷開，故B不符合題意；C．如果室內(nèi)斷路器斷路，電路中沒有電流，將電腦的電源線插頭插入插座時(shí)不會(huì)發(fā)生短路，電腦電源線不會(huì)被炸開，故C不符合題意；D．如果插座內(nèi)部原來就已經(jīng)短路了，則不接入電腦時(shí)電路就已經(jīng)短路，接入電腦之前斷路器就會(huì)自動(dòng)斷開，故D不符合題意。所以選A。探究三、保險(xiǎn)絲的作用【想一想】為了防止電路中電流過大引發(fā)事故，除上述措施外，你還有哪些好的建議？人們常用給電路加裝一個(gè)保險(xiǎn)裝置（保險(xiǎn)絲），防止電路中電流過大，如圖所示。保險(xiǎn)絲是如何保護(hù)電路的呢？1.保險(xiǎn)絲的作用（2）現(xiàn)象：電流增大到一定程度時(shí)，保險(xiǎn)絲熔斷，而導(dǎo)線和銅絲等不會(huì)損壞。（3）結(jié)論：在電流較大時(shí)，保險(xiǎn)絲會(huì)先行熔斷，自動(dòng)切斷電路，對(duì)整個(gè)電路起到保護(hù)作用。（這是利用了電流的熱效應(yīng)）【想一想】保險(xiǎn)絲的材料有什么特點(diǎn)？在家庭電路中怎樣選擇、安裝保險(xiǎn)絲？【閱讀課本P111并回答，進(jìn)行歸納】2.保險(xiǎn)絲的材料保險(xiǎn)絲由電阻較大、熔點(diǎn)較低的鉛銻合金制成。當(dāng)電流過大時(shí)，電阻較大可以使電流通過保險(xiǎn)絲產(chǎn)生的熱量多，熔點(diǎn)較低可以更容易熔斷。保險(xiǎn)絲在電路中的符號(hào)3.保險(xiǎn)絲在電路中的符號(hào)：見上圖。4.保險(xiǎn)絲的規(guī)格保險(xiǎn)絲的規(guī)格用額定電流來表示。保險(xiǎn)絲越粗，額定電流和熔斷電流就越大；一般情況下，熔斷電流是額定電流的2倍。5.保險(xiǎn)絲的選擇選擇保險(xiǎn)絲時(shí)應(yīng)使保險(xiǎn)絲的額定電流等于或略大于電路中的最大正常工作電流。注意：不能用銅絲或者鐵絲代替保險(xiǎn)絲。6.家庭電路中常見保險(xiǎn)絲的安裝保險(xiǎn)絲通常串聯(lián)安裝在閘刀開關(guān)之后的進(jìn)戶線上，也可以只接在一根火線上，且與保護(hù)的電路串聯(lián)。7.空氣開關(guān)現(xiàn)在新建居民樓電路中的保險(xiǎn)裝置已經(jīng)不再使用保險(xiǎn)絲，而是用起保險(xiǎn)作用的空氣開關(guān)代替?？諝忾_關(guān)安裝在電能表后，當(dāng)電路中的電流過大時(shí)，空氣開關(guān)自動(dòng)斷開，切斷電路?！鞠胂胱h議】商場(chǎng)中，一位顧客和一位賣微波爐的售貨員出現(xiàn)了不同意見。售貨員說，微波爐很省電，用它加熱食品花不了多少電費(fèi)；顧客說，微波爐很費(fèi)電，他家的微波爐常?！盁ｋU(xiǎn)”。他們各是從什么角度說的？應(yīng)該怎樣用科學(xué)術(shù)語表達(dá)他們的意思？你能解決他們的矛盾嗎？【解析】售貨員是從微波爐消耗電能的多少的角度來說的，而顧客是從微波爐功率大小的角度說的；售貨員應(yīng)說：微波爐消耗的電能少，加熱食品花不了多少電費(fèi)。顧客應(yīng)說：我家微波爐的功率大，一開就容易燒保險(xiǎn)；可以使用功率稍小的微波爐或換額定電流稍大的保險(xiǎn)絲?！纠}3】下表是某教室的所有用電器，若有額定電流為6A、8A、12A的保險(xiǎn)絲供你選擇，你應(yīng)該選擇哪種規(guī)格？用電器功率電燈40W電風(fēng)扇80W飲水機(jī)500W投影儀1000W【解析】用電器總功率：P=P1+P2+P3+P4=40W+80W+500W+1000W=1620W干路最大電流：I最大所以應(yīng)選用額定電流是8A的保險(xiǎn)絲?！纠}4】如圖，將多個(gè)用電器在同一個(gè)插排上同時(shí)使用，由于______過大，會(huì)造成家庭電路中的電流過大，此時(shí)______（填“空氣開關(guān)”或“漏電保護(hù)器”）會(huì)自動(dòng)切斷電路，起到保護(hù)電路的作用。在切斷電路前，圖中___號(hào)線中的電流最大?！敬鸢浮靠偣β剩諝忾_關(guān)，1.【解析】將多個(gè)用電器插在同一個(gè)插排上同時(shí)使用，用電器的總功率過大，根據(jù)P=UI可知，在電壓一定時(shí)，會(huì)造成家庭電路中的總電流過大?？傠娏鬟^大，空氣開關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開。圖中2、3、4、5、6、7號(hào)線通過的是支路電流，1號(hào)線通過的是總電流，根據(jù)并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，1號(hào)線中的電流最大?！練w納整理】第2節(jié)家庭電路中電流過大的原因【精講點(diǎn)撥】1.家庭電路中電流過大的原因有2個(gè)：①電路中用電器的總功率過大；②發(fā)生短路。2.判斷家庭電路所安裝的用電器能否同時(shí)使用的方法：（1）采用功率比較法。先根據(jù)電能表的規(guī)格，利用公式P=UI計(jì)算電路允許的最大總功率P總，再求出準(zhǔn)備同時(shí)使用的用電器的總功率P實(shí)總=P1+P2+P2+…，最后比較P總和P實(shí)總得出結(jié)論。（2）采用電流比較法。先利用求和法求出準(zhǔn)備同時(shí)使用用電器的總功率P實(shí)總，再利用I=U/R求干路上實(shí)際總電流I實(shí)總，最后比較I實(shí)總和電能表的最大額定電流I額得出結(jié)論?！菊n堂練習(xí)】2．如圖甲所示，這是一種劣質(zhì)導(dǎo)線，它的橫截面積比標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線小。對(duì)于長度相等的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線和劣質(zhì)導(dǎo)線，在通有相同電流的情況下，相同時(shí)間內(nèi)劣質(zhì)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量_______（選填“較多”或“較少”）。如圖乙所示，這是家庭電路中使用的各種保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲應(yīng)該使用電阻比較________、熔點(diǎn)比較_______的材料制作?！敬鸢浮枯^多，大，低?！驹斀狻咳鐖D甲所示，這是一種劣質(zhì)導(dǎo)線，它的橫截面積比標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線小。對(duì)于長度相等的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線和劣質(zhì)導(dǎo)線，橫截面積小的劣質(zhì)導(dǎo)線的電阻較大，根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知：在通有相同電流的情況下，相同時(shí)間內(nèi)劣質(zhì)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量較多。保險(xiǎn)絲應(yīng)該使用電阻比較大、熔點(diǎn)比較低的材料制作。這樣在電路電流過大時(shí)，電阻大的保險(xiǎn)絲能產(chǎn)生更多熱量且更容易熔斷，從而對(duì)電路起到保護(hù)作用。3．如圖是安裝一盞電燈和三孔插座的實(shí)物示意圖，A為保險(xiǎn)絲，請(qǐng)?jiān)趫D上畫出接線。

【答案】見圖。

【詳解】燈泡接法：火線進(jìn)入開關(guān)，再進(jìn)入燈泡頂端的金屬點(diǎn)，零線直接接入燈泡的螺旋套，這樣在斷開開關(guān)能切斷火線，接觸燈泡不會(huì)發(fā)生觸電事故。既能控制燈泡，又能更安全。帶保險(xiǎn)絲的插座的接法：保險(xiǎn)絲與插座串聯(lián)，并接在火線上，上孔接地線；左孔接零線；右孔接火線。如圖所示。4.除夕之夜，小偉全家正在看春晚，突然家里的用電器全部停止工作，小偉發(fā)現(xiàn)周圍人家的燈還亮著，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是自己家的保險(xiǎn)絲熔斷了。小偉爸爸維修電路的操作流程符合安全用電原則的是（）A．?dāng)嚅_開關(guān)→更換保險(xiǎn)絲→閉合開關(guān)→查找原因B．?dāng)嚅_開關(guān)→查找原因→更換保險(xiǎn)絲→閉合開關(guān)C．?dāng)嚅_開關(guān)→查找原因→閉合開關(guān)→更換保險(xiǎn)絲D．更換保險(xiǎn)絲→斷開開關(guān)→查找原因→閉合開關(guān)【答案】B【詳解】家庭電路中保險(xiǎn)絲熔斷，更換保險(xiǎn)絲之前必須斷開總開關(guān)，切斷電源，查找原因并排除故障，然后再更換新的保險(xiǎn)絲，最后重新閉合開關(guān)，故正確的順序是：斷開開關(guān)→查找原因→更換保險(xiǎn)絲→閉合開關(guān)，故B符合題意，ACD不符合題意.答案B。5．某電能表標(biāo)有“220V10（20A）”的字樣。家中正在使用著一臺(tái)1000W的空調(diào)、兩盞22W的節(jié)能燈。此時(shí)需要再用一個(gè)18W的臺(tái)燈，可每當(dāng)臺(tái)燈的插頭插進(jìn)插座時(shí)，臺(tái)燈不亮，空氣開關(guān)就“跳閘”，發(fā)生這種現(xiàn)象的原因可能是（）A．節(jié)能燈斷路B．用電器總功率過大C．插頭或臺(tái)燈短路D．空調(diào)的額定功率突然增大【答案】C【詳解】由電能表上的參數(shù)可得，電路中允許的最大功率為P=UI=220V×20A=4400W而家中使用的用電器的總功率為P總=1000W+2×22W+18W=1062W遠(yuǎn)小于電能表的最大功率；故空氣開關(guān)跳閘不是因?yàn)楣β蔬^大，而是由于短路引起；當(dāng)臺(tái)燈的插頭插進(jìn)插座時(shí)，空氣開關(guān)就“跳閘”，則說明是由于插頭或臺(tái)燈短路。故選C。6．如圖是小明設(shè)計(jì)的家庭電路圖，對(duì)此分析下列錯(cuò)誤的是（）A．保險(xiǎn)盒接法錯(cuò)誤，保險(xiǎn)盒應(yīng)該安裝在火線上B．兩孔插座接法錯(cuò)誤，其左端導(dǎo)線應(yīng)該接在零線上C．開關(guān)和燈泡接法正確，開關(guān)接在零線上符合安全用電原則D．將一盞臺(tái)燈剛接入該三孔插座時(shí)，保險(xiǎn)絲燒斷，可能由于臺(tái)燈插頭短路【答案】C【詳解】A．圖中保險(xiǎn)盒安裝在零線上，這是錯(cuò)誤的；保險(xiǎn)盒應(yīng)該接在火線上，一旦電流過大時(shí)，保險(xiǎn)絲熔斷后能斷開火線，故A正確,不符合題意；B．圖中兩孔插座的左端導(dǎo)線接在地線上，這是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接在零線上，故B正確，不符合題意；C．電燈開關(guān)安裝在零線上，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，燈泡與火線是連通的，人接觸燈泡時(shí)容易發(fā)生觸電，不符合安全常識(shí)，故C錯(cuò)誤，符合題意；D．將一盞臺(tái)燈剛接入該三孔插座時(shí)，保險(xiǎn)絲燒斷，說明電路中的電流過大，可能由于臺(tái)燈插頭短路，故D正確，不符合題意。故選C。7．如圖所示，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)螺口燈泡不亮，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)熔絲完好，用測(cè)電筆接觸P、M、N點(diǎn)時(shí)氖管發(fā)光，Q點(diǎn)時(shí)氛管不發(fā)光，若電路中僅有一處故障，則對(duì)該電路的分析正確的是（）A．若熔絲熔斷，是利用了電流的熱效應(yīng)B．圖中螺口燈泡的接線方式不符合安全用電C．電路故障有可能是M、N間短路D．零線與火線之間的電壓為36V【答案】A【詳解】A．當(dāng)電路中的電流通過熔絲時(shí)，熔絲產(chǎn)