人教九年级物理培优讲义第12讲.家庭电路组成与故障识别.教师版

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1、 漫画释义漫画释义 12 家庭电路组成 与故障识别 一、家庭电路 家庭低压供电线(火线零线)、电能表、闸刀开关、保险丝、用电器、插座、灯座、开关. 思路导航思路导航 知识互联网知识互联网 小娜发现: 打开空调 后, 台灯却暗了一 些, 这是为什么呢? 电路 的组 成部 分 保险 盒(空 气开 关) 材料: 保险丝是由电阻率大、熔点较低的铅锑合金制成 保险原理: 当过大的电流通过时, 保险丝产生较多的热量使它的温度达到熔点, 于 是保险丝熔断, 自动切断电路, 起到保险作用. 连接: 与所保护的电路串联, 且一般只接在火线上 选择: 保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流. 规格:

2、越粗额定电流越大. 注意: 不能用较粗的保险丝或铁丝、铜丝、铝丝等代替原有的保险丝. 因为铜丝的电阻 小, 产生的热量少, 铜的熔点高, 不易熔断. 家庭电路电流过大的原因: (1) 原因: 发生短路、用电器总功率过大. (2) 家庭电路保险丝烧断的原因: 发生短路、用电器功率过大、选择了额定电流过小 的保险丝. 二、安全用电 用电 常识 (1) 安全电压: 不高于36V的电压. (2) 用电常识: 不靠近高电压带电体, 不接近低压带电体, 不弄湿用电器, 不损坏电器 设备绝缘体. 测 电 笔 (1) 用途: 用来辨别火线和零线 (2) 种类: 钢笔式, 螺丝刀式. (3) 使用方法: 使用时

3、, 让笔尖接触裸露的导线, 用手接触笔尾的金属体, 若氖管发光, 表示接触的是火线. 此时有电流通过人体, 故测电笔内高电阻不能换成普通电阻. 触 电 形 式 (1) 家庭电路(低压触电): 单线触电和双线触电 人的一只手接触火线, 另一只手接触零线, 这种叫做双线触电; 另一种是人的一只 手接触火线, 另一只手虽然没有接触零线, 但是由于站在地上, 这时也会发生触电, 这种叫做单线触电. (如图所示) (2) 家庭电路触电的事故: 都是由于人体直接或间接跟火线接触造成的并与地线或零线 构成通路. 要分清零线和地线, 虽然地线和零线正常情况下之间没有电压, 但绝不 能将地线和零线接通, 否则易

4、造成触电事故. (3) 高压触电: 高压电弧触电和跨步电压触电. 触电时, 首先应切断电源或用干燥的木棒等绝缘物体将电线挑开, 迅速使触电人脱 离电源, 然后对昏迷的人进行人工呼吸. 【例1】 如图所示是在生活用电中的几种做法, 其中正确的是 ( ) 【答案】 B 【例2】 路边的电线杆上常见到如图所示的小风车, 小川询问了供电厂的 D. 使用绝缘皮破损 的导线 C. 多个大功率用电器同时 使用一个插座 A. 在电线上晾衣服 B. 带金属外壳的用电器 使用三孔插座 夯实基础夯实基础 模块一模块一 家庭电路及安全用电家庭电路及安全用电 工作人员, 得到的答复是: 因为鸟类经常衔回铁丝等导电物质筑

5、巢, 一旦铁丝搭在线路 上, 很容易引起事故, 放置小风车是用来驱鸟的. 你认为引起的事故可能是 (填“短路”或“断路”). 【答案】 短路 【例3】 如图所示, 是家庭电路的一部分, 请把白炽灯及其开关、插座连入家庭电路. 【答案】 【例4】 小辉设计了一种照明电路图, 其设计要求是: 用两个开关控制一盏灯, 两个开关同时 闭合灯才能发光, 只闭合其中任意一个开关灯都不能发光. 如图所示的四幅电路图中, 既符合上述设计要求, 又符合安全用电要求的是 ( ) 【答案】 B 【例5】 关于家庭电路和安全用电的知识, 下列说法中正确的是 ( ) A. 对人体的安全电压是 36V B. 用试电笔可以

6、辨别火线和零线 C. 在家庭电路中, 用电器都是串联的 D. 在家庭电路中, 同时使用的用电器越多, 电路的总电阻越大 【答案】 B A L S1 S2 零线 火线 B L S1 S2 零线 火线 C L S2 S1 零线 火线 D L S2 S1 零线 火线 【例6】 在家庭电路中, 电流过大的主要原因是用电器总功率过大或电路中发生 . 【答案】 短路 【例7】 关于家庭电路和安全用电, 下列说法正确的是 ( ) A. 安全电压使 6V, 家庭电路电压是 220V B. 洗衣机在工作时金属外壳应与大地连接 C. 家庭电路中, 各工作的用电器, 其连接方式是串联 D. 家庭电路中, 电流过大的

7、原因是工作的用电器总功率过大 【答案】 B 【例8】 下列说法中错误的是 ( ) A. 物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 B. 发现有人触电, 首先应切断电源 C. 家庭电路中总电流过大, 是由于电路中用电器的实际功率过大引起的 D. 电炉子工作时, 电炉丝热得发红, 而连接电炉子的导线并不太热, 是因为导线的电 阻比电炉丝的电阻小 【答案】 C 【例9】 关于家庭电路, 下列说法中不正确的是 ( ) A. 家庭电路中总电流过大, 是由于电路中用电器的实际功率过大引起的 B. 空气开关跳闸后, 复位时又立即跳起这可能是电路中有短路现象 C. 闭合室内照明电路开关, 发现灯泡不亮,

8、测电笔接触灯座两接线柱氖管均发光, 则 故障是零线断路 D. 用电高峰时期, 家里的白炽灯泡比正常发光时要暗一些, 这是因为并联用电器增多, 家用电器的实际功率减小 【答案】 A 【例10】 关于家庭电路, 下列说法中正确的是 ( ) A. 在家庭电路中, 同时工作的用电器越多, 总电阻越小 B. 家庭电路中总电流过大, 是由于电路中用电器的实际功率过大引起的 C. 如果家庭电路中不安装保险丝, 那么发生短路时, 会因为通过用电器的电流过大而 烧毁用电器 D. 电炉子工作时, 电炉丝热得发红, 而连接电炉子的导线并不太热, 是因为导线的电 阻比电炉丝的电阻大 【答案】 A 【例11】 小刚家中

9、的几盏电灯突然全部熄灭了, 检查保险丝发现并未烧断, 用测电笔测试各处电 路时, 氖管都发光. 他对故障做了下列四种判断, 其中正确的是 ( ) A. 灯泡全都烧坏 B. 进户零线断路 C. 室内线路发生短路 D. 进户火线断路 【答案】 B 【解析】 几盏电灯全部熄灭, 表明进户的整个电路被切断了. 这只可能是总保险丝烧毁、或进户 零线断路、或进户火线断路、或灯泡全部烧坏(这种可能性应该是很小的), 由于保险丝 并未烧毁, 则也不可能是由于室内电路发生短路所致. 若为进户火线断路, 则室内各处 电路均与火线断开, 则以测电笔测试各处电路时, 氖管应不发光, 可见不是进户火线断 路所致. 若为

10、进户零线断路, 则相当于室内整个电路断开, 断开后室内电路的各部分都 与火线相连通(即使是原来为零线的部分, 也通过各个灯泡与火线相连通了, 但其中均 无电流), 故以测电笔测试各处电路时, 氖管都会发光. 可见这一故障是进户零线断路 所致. 故应选 B. 【例12】 晚上, 小刚在家里做作业时, 桌上的台灯突然熄灭了, 家中其他的用电器也全部停止工 作. 检查发现台灯的灯丝完好, 用测电笔检测火线、 零线时, 氖管都不发光, 检查门外的 空气开关也没跳闸, 询问邻居家中仍通电. 你认为故障原因是 ( ) A. 进户线火线断开 B. 进户线零线断开 C. 台灯短路 D. 用电器总功率过大 【答

11、案】 A 【解析】 若进户线零线断开, 则检测火线等其他地方时氖管会发光; 若台灯短路或用电器总功率 过大, 会造成空气开关跳闸; 又因为检测火线时氖管也不发光, 故正确答案为 A. 【例13】 如图所示是居民家中的部分电路, 开始时各部分工 夯实基础夯实基础 模块二模块二 家庭电路故障判定家庭电路故障判定 作正常, 将电饭煲的插头插入三孔插座后, 正在烧水的电热壶突然不能工作, 但电灯仍 正常工作, 拔出电饭煲的插头, 电热壶仍然不能工作, 把测电笔分别插入插座的左、右 插孔, 氖管仍能发光, 若电路中仅有一处故障, 则 ( ) A. 电热壶所在电路的B、D两点间断路 B. 插座的接地线断路

12、 C. 插座左、右插孔短路 D. 电路的C、D两点间导线断路 【答案】 D 【解析】 如果是电热壶所在电路的B、D两点间断路, 那么插座的左插孔不会使氖管发光; 插座 的地线的作用是防止有金属外壳的电器因漏电而引起触电事故, 不会造成电热壶停止 工作; 若是插座的左右插孔短路了, 那么电灯也将不能发光; 故只有当电路的C、D两 点间导线断路时, 会出现插座的左右插孔都带电. 【例14】 如图所示是电工在检修电路故障时, 发现开关S闭合, 灯L不亮, 用测电笔测试C、D 两处时, 发现两处都能使氖管发光, 即测试A、B两处时, 只有在A处时氖管才会发光, 则故障可能是 ( ) A. 火线零线短路

13、 B. 零线没有接地 C. B、C之间某处断路 D. 灯L短路 【答案】 C 【例15】 物理小组的同学们练习安装照明电路. 接通电源之前, 老师将火线上的保险丝取下, 把 一个额定电压为220V的灯泡作为检验灯泡连接在原来安装保险丝的位置. 同时要求同 学们将电路中所有开关都断开, 用这种方法可以检查电路中是否有短路. 在接通电源后, 下列说法正确的是 ( ) A. 若检验灯泡正常发光, 表明电路连接无误 B. 若检验灯泡不亮, 但将某一个用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光, 表明这个开 关的两端直接连到了火线和零线上 C. 检验灯泡不亮, 但将某一个电灯的开关闭合后, 这个电灯和检验灯泡都

14、能发光, 只 是亮度都不够, 这表明电路中出现了短路现象 D. 不论将电路中用电器的开关断开还是闭合, 检验灯泡均不发光, 这表明电路中有短 路 【答案】 B 【解析】 当检验灯泡正常发光时, 该灯泡两端的电压应为220V, 则此时一定是灯泡的一端与火 线相接, 另一端与零线相接. 灯泡发光而亮度不够, 则灯泡两端必有电压, 此电压应小 于220V, 则此时应该是检验灯泡与另一电阻(如另一灯泡)串联接在火线与零线之间. 简解A情况表示电路中有零线与火线短路的情况; B表示灯亮时灯泡两端应分别与火线 和零线相接, 即该闭合的开关两端直接连到了火线和零线上; C 表示检验灯泡与另一灯 泡串联接在火

15、线与零线之间, 这是一正常现象, 而不是表明电路中有短路现象; D 表示 该电路中有断路现象. 综合以上分析可见本题正确选项为 B. 【例16】 在相距 20 千米的甲、乙两地之间有两条输电线, 已知输电线每米长的电阻为 0.01 欧. 现输电线在某处发生短路, 为确定短路位置, 检修员利用电压表、电流表和电源接成如 图所示电路进行测量. 当电压表的示数为 1.5 伏时, 电流表的示数为 30 毫安, 则可确定 出短路位置离甲地_千米. 【答案】 2.5 【练1】 小明学了家庭电路的知识后, 在生活中更加注意观察家用 电器. 他发现自己家洗衣机用的是三脚插头, 插头上标有 一些符号和文字, 如

16、图所示. (1) 请写出以下标识或字符的含义: 10A 250V: E: L: N: (2) 小明仔细观察三只插脚, 又有新的发现: 标有“E”字的插脚比其他两脚稍长一些. 他 复习巩固复习巩固 又查看了其他用电器的三脚插头, 也是这种情况. 请你从安全用电的角度写出这样 制作的好处. 【答案】 (1) 此插头允许通过的最大安全电流为 10A, 能够承受的最大安全电压为 250V; 地线; 火线; 零线 (2) 有三个要点: 接地插脚比其他两脚稍长一些, 这样当将插头插入插座的瞬间, 用 电器的金属外壳首先接地, 然后用电器跟火线、零线连通; 而当拔下插头时, 用 电器先与火线、零线断开, 最

17、后金属外壳再与地线分开. 保证在插入和拔下插头 的瞬间, 即使用电器的外壳“漏电”, 也不会使人触电. 【练2】 小宝想在卧室安装一盏照明电灯, 请在图中帮他把灯和开关接入电路. 【答案】 如右图所示. 【练3】 电学综合计算巩固练习1 如图所示电路, 电源两端电压不变, 灯丝电阻不变. 滑动变阻器的最大阻值为 R2. 开关 S1、S2都断开, 变阻器的滑片 P 移至最右端时, 灯 L 恰能正常发光, 滑片 P 移至最左端 时, 灯 L消耗的电功率与它的额定功率之比为 49, R2消耗的电功率为 P2. 当两个开关 都闭合, 变阻器滑片P 移至最左端时, 电流表示数为 1.5A, R1消耗的电

18、功率为 9W. 此时 电路总功率 P总P2=181. 求: (1) 两个开关都闭合, 变阻器的滑片 P 移至最左端时, 电路消耗的总功率 P总; (2) 灯 L 的额定电功率 PL0. 【答案】 (1) 当开关都断开, 滑片 P 在最右端时, 电路如图甲所示; 当开关都断开, 滑片 P 在最左端时, 电路如图乙所示; 当开关都闭合, 滑片 P 在最左端时, 电路如图丙所示. 在甲、乙图中: L L0 P P = 2 2L 2 1L 4 9 I R I R , 2 1 2 3 I I U 一定, 2L 1L 2 2 3 IR IRR L 2 R R 2 1 在乙图中: P2 2 2 1 () 3

19、U R 2 2 9 U R ; 在丙图中: P2 2 2 U R 2 2 P P 9 1 已知: 2 P P总 1 18 由式解得: P总 2 2 2U R 2P2 P总P1+P2 2 2 9W U R 由式解得: P2P19W P总P1+P29W+9W18W (2) P总U I3 U 3 P I 总 18W 1.5A 12V R2 2 2 U P 2 12V 9W 16 RL 2R22 1632 灯 L 的额定功率: PL0 L 2 R U 12V 12V 32 4.5W 【练4】 电学综合计算巩固练习2 如图甲所示电路中, 电源两端电压保持不变. 图乙是通过小灯泡 L 的电流随其两端电 压

20、变化的曲线. 只闭合开关 S 时, 电流表的示数为 I1, 定值电阻 R1消耗的电功率为 P1; 只闭合开关 S、S1时, 电流表的示数 I2为 0.4A; 只闭合开关 S、S2时, 电流表的示数为 I3; 所有开关都闭合时, 小灯泡 L 正常发光, 定值电阻 R1和 R2消耗的总功率为 P. 已知 I1 甲 U RL PL0 RL U 乙 I2 R2 PL=4PL0/9 P2 R1 U R2 丙 I3=1.5A P1=9W P总=18P2 P2 I1:I3=1:3, P1:P=1:15. 求: (1) 定值电阻 R1与 R2的阻值之比; (2) 电流表的示数 I1; (3) 小灯泡 L 的额

21、定功率 PL. 【答案】 只闭合开关 S 时, 等效电路图如图 1 所示; 只闭合开关 S、S1时, 等效电路图如图 2 所示; 只闭合开关 S、S2时, 等效电路图如图 3 所示; 所有开关都闭合时, 等效电路图如图 4 所示; (1) 3 1 : 1 11 1 3 1 U U R U R U I I 21 2 2 1 2 2 1 2 1 2 11 : RR R U U R U R U R U P P 因为: 15 1 1 P P , 3 1 1 U U 所以: 3 2 2 1 R R (2) 为电源电压 U 保持不变, 则: 2L1 1 12L13 1 : RRR R R U RRR U

22、I I 因为 3 1 3 1 I I , 所以 3 1 2L1 1 RRR R 由联立得: R1: R2:RL=2:3:1 图 1 L R2 U R1 I1 P1 图 2 图 3 R2 U I2=0.4A R1 U I3 L R2 U R1 I4 P 图 4 U1 S1 S2 R2 R1 L S U/V 4 2 3 0 0.2 0.1 0.3 1 0.4 0.5 5 6 I/A 乙 甲 2 1 132 3 : 2L1 2 22L12 1 RRR R R U RRR U I I A2 . 0 2 A4 . 0 2 2 1 I I (3) 题中图乙可知, I1=0.2A 时, 小灯泡 L 两端的电

23、压 UL=1V, 此时灯泡的电阻: 5 A2 . 0 V1 1 1 L I U R 因为 R1: R2:RL=2:3:1, 所以 R1=10、R2=15 电源电压 U=I1(R1+RL+R2)=0.2A(10+5+15)=6V 因为所有开关都闭合时, 小灯泡 L正常发光, 此时小灯泡 L两端电压等于电源电压. 由题中图乙可知, 小灯泡 L 两端的电压 U=6V 时, 通过小灯泡 L 的电流 I=0.5A 则小灯泡 L 的额定功率 PL=UI=6V 0.5A=3W 电灯一百多岁了电灯一百多岁了 从 19 世纪开始, 许多科学家、发明家专心研究的电力照明技术, 取得了不少进展和成就. 这启发 并激

24、励着爱迪生也投入了电灯的研制工作. 1878 年, 爱迪生着手研究. 他经常连续工作 24 或 36 小时, 实在太累了, 就用书当枕头, 在试验台上打个瞌睡. 他了解了煤气灯的悠久历史, 阅读了数不清的有关 图书资料, 光用掉的笔记簿是 200 本, 4 万页. 爱迪生在选择了钌、 铬等各种金属灯丝作试验后, 又选择了碳精丝作灯丝. 他把碳精丝插在电池的 两极间, 虽然这个碳丝发亮了, 可是随着白亮之后, 碳丝也就和空气中的氧起了氧化作用而断裂了. 他 又选用了银、白金等很难熔化的合金来做灯丝, 虽然比较耐久, 但因为电流太强, 灯丝还是很快地烧断 了. 为了寻找一种合适的灯丝, 爱迪生先后

25、试验了 1600 多种材料. 由于毛发的主要成份是碳, 他甚至 把朋友的胡子也要来做试验, 可是全都失败了. 在失败面前, 爱迪生并没有泄气. 他和助手们连实验室 大门都不出, 夜以继日地试验着. 为了避免灯丝很快地氧化, 他用自己设计的抽气机将灯泡内压力抽 到大气压的十万分之一以至百万分之一. 他把普通的棉线做成钗形, 放在密封的容器里烧成碳化棉丝. 他们小心翼翼地经过无数次试验, 终于成功地把碳化棉丝装进了玻璃泡, 制成了碳化棉丝白炽灯. 当 接通电流以后, 这盏灯亮了. 这第一盏电灯持续地亮了 45 个小时. 这一天就是 1879 年 10 月 21 日. 后 来人们把这一天, 作为爱迪

26、生成功地发明白炽电灯的纪念日. 爱迪生并没有就此止步. 他决定另外再 找材料进行试验. 有人惊奇地问:“亮了 45 个小时, 还不成啊? ” 他笑着回答:“差得远哩, 要拿出去给大 家用, 最好使用寿命能达到1600个小时. ”这数字是按一年365天, 每天用4个多小时计算出来的. 为找 一种更为便宜和实用的灯丝, 爱迪生先后用了 6000 多种植物作试验. 一个偶尔的机会, 他发现竹子的 纤维结构条理分明, 便装配了第一盏碳化竹丝白炽灯, 结果竟连续亮了 1200 个小时. 后来, 他和助手 们又花了十几年的功夫, 直到 1906 年才用钨丝来做灯丝, 制成了钨丝白炽灯, 这就是今天的灯泡. 爱迪生一生以他名义正式登记的发明有 1328 项. 有人问他成功的秘密在哪里? 他说:“发明是百分 之一的灵感加上百分之九十九的血汗. 我平生没有做过一次偶然的发明, 我的一切发明都是深思熟虑、 严格试验的结果. ”爱迪生发明电灯的过程, 充分证明了他所说的话.