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第2节 《家庭电路中电流过大的原因》导学案
【学习目标】
1. 知道家庭电路中电流过大的两个原因；
2. 了解保险丝的材料特点，理解保险丝是如何起保险作用的。
3．会解决有关家庭电路的简单问题。
【学习重点】：电路中电流过大的原因分析
【学习难点】：保险丝的选用
【自主预习】
1.家庭电路中电流过大的原因
家庭电路电流过大的原因有两个，一是用电器的_总功率_过大，二是发生短路，即 火_线和零线直接连接。
2.保险丝
保险丝是用铅锑_合金制成的，电阻比较大_，熔点比较低。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。禁止用_铁_丝、铜_ 丝等代替保险丝。新建楼房用空气开关代替保险丝
【合作探究】
探究一：家用电器的总功率对家庭电路的影响
1. 实验探究：电功率与电流的关系
按图连接好电路，先闭合开关S1、再闭合S2，最后闭合S3，观察电流表的示数是如何变化的?
结论：从实验看到，逐渐增加并联的灯泡数，电流表的示数逐渐增大。说明干路中的电流随用电器总功率的增大而增大。
问题：为什么会出现实验中的现象？
2.理论推导
用电器总功率： P总＝P1＋P2＋P3 ＝U(I1＋I2 ＋I3)=UI总
因电源电压U不变，由I总= P总/U 可知， P总越大，则 I总越大。
3.家庭电路中
图1 图2 图3
(1)．家庭电路用电器都是并 联使用的，如果同时工作的用电器很多，即使每个用电器功率不很大，干 路上的电流也会很大.可以从两个方面考虑：
①并联的用电器越多，电路中的总功率越大，家庭电路中电压不变，根据公式 P=UI,得到I= P/U 可知干路中电流变大。（图1）
②并联的用电器越多，电路中的电阻越小，家庭电路的电压不变，根据公式I=U/R可知干路中电流变大。
(2).当电路中的电流增大时.根据焦耳定律Q=I2Rt,导线电阻不变,电流增大,电流在导线上放出的热量会增多,使导线温度迅速升高,容易引起火灾.（图2）
(3). 观察漫画——疲劳的插线板,插线板甚至于要烧起来，是因为用电器的总功率太大了，通过接线板导线的总电流太大了。（图3）
(4).随着人们生活水平的提高，家庭使用的电器越来越多，可能是添置了新的大功率用电器。还有一种可能是很多用电器同时使用，因为总功率与各个用电器功率之间的关系满足：P= P1=P2=…+Pn ，因此，电路中同时使用的用电器不能过多。
归纳: 家庭电路中用电器总功率过大是电路中电流过大的一个原因。
例题：炎炎夏日即将来临，明明家新购置了一台1.2 kW的空调．已知他家原有用电器的总功率是5 600 W，电能表上标有“220 V 10(40)A”的字样．请你通过计算说明：
(1)使用这台空调时，通过它的电流是多少？
(2)从电能表使用的角度考虑，明明家的电路是否允许安装这样一台空调？
解：(1)根据电功率和电流、电压的关系式P ＝UI，可以得到 I＝，家庭电路的电压是220 V，所以通过这台空调的电流：I1＝＝＝ 4.5 A.
(2)增加这台空调后，明明家的用电器总功率变为6 600 W，总电流为I＝＝＝30 A<40 A，
所以，从电能表使用的角度考虑，可以安装这样一台空调．
探究二：短路对家庭电路的影响
1.所谓短路是指电流没有经过用电器而直接构成通路。
2.发生短路时，根据前面学过的知识可知，导线的电阻极小, 由I=U/R可知，U一定，故I极大，由Q=I2Rt可知，R和t一定时，I越大,会产生大量的热，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。
3.改装电路时不小心、绝缘皮破损或老化、用电器进水等原因使火线和零线直接连通造成 短路 。
归纳： 短路是家庭电路中电流过大的另一个原因.
探究三：保险丝的作用
家庭电路中干路中电流过大时，导线会过热老化或引起火灾。为了防止电流过大造成伤害，都要在电路中安装保险装置。
1.保险丝
（1）作用：电流过大时，它由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护作用。观察各种规格的保险丝。
·
你知道保险丝是如何起到“保险”作用的吗？
（2）演示实验：观察保险丝的作用
先在A、B之间接入一段细保险丝，调节滑动变阻器的滑片，使电流增大到能使保险丝熔断的某一值（也可在电路中连入电流表）。观察各金属丝的变化：
现象：铜丝没有什么变化，保险丝被熔断了.
保持滑动变阻器滑片位置不变，即保持电路中电流不变。在A、B间换上一段较粗的保险丝，接通电路。保险丝和铜丝均完好，没有断开。能使细保险丝熔断的电流，不一定能让粗保险丝熔断。
（3）保险丝的特点
①材料：由电阻大、熔点低的铅锑合金制成的
②原理：由于电流的热效应，当电路中电流过大时，保险丝温度过高而熔断，切断电路，起到保护作用。
③选用原则：
保险丝规格用额定电流来表示。应使保险丝的额定电流等于或稍大于电路中的最大正常工作电流。
④安装：保险丝通常安装在电能表之后的进户线上，并应串联在电路中。
⑤注意事项：当电路被保险装置切断时，不要急于更换保险丝或使空气开关复位，要先找到发生故障的原因，排除之后再恢复供电。
问题：为什么要把输电线换成更粗的？将电能表的额定电流换成更大的？
随着人们生活水平的提高，家庭电路中大功率用电器越来越多，总功率变大，总电流变大，导线和电能表允许通过的电流必须变大，所以电线要换粗，电能表要换成额定电流更大的。
2.空气开关
现在新建居民楼电路中的保险装置一般采用空气开关。空气开关安装在电能表后，当电路中的电流过大时，空气开关自动断开，切断电路，俗称跳闸。
想想议议
商场里，一位顾客和一位卖微波炉的售货员出现了不同意见。 售货员说：微波炉很省电，用它加热食品用不了多少电费； 顾客说：微波炉很费电，他家的微波炉一开就“烧保险”。 他们各是从什么角度说的？
售货员从消耗电能多少的角度说的。
售货员是从微波炉消耗电能多少的角度来说的，微波炉功率大，加热时间短，相对来说消耗电能少；而顾客是从功率大小的角度来说的，而家庭电路中，若总功率过大，会引起电路中电流过大，容易烧坏保险丝。
【精讲点拨】
1.家庭电路中电流过大两个原因:
①用电器的总 功率过大。②发生短路。
2.为了安全用电，应注意不要让干路电流超过家里供电线路和电能表所允许的最大值，为此，要防止同时使用很多大功率的用电器．如果家里要添置新的大功率用电器，应先算一算它的电流，看电路中总电流是否超过供电线路和电能表允许的最大值．
3．家庭电路的故障有两类：断路和短路。保险丝熔断，一般是由于用电器的总功率过大或发生了短路现象；若用电器不工作且保险丝没有熔断，可能是电路发生了断路，这时常用试电笔来检测。当试电笔和火线直接或间接接通时，氖管发光；当试电笔没有和火线接通时，氖管不发光。根据氖管是否发光来确定电路中何处断路。
【归纳整理】
【当堂练习】
1.（2019年新疆）.家庭电路中，空气开关发生跳闸的原因是（ ）
A. 电流过大 B. 电流过小
C. 电功率过小 D. 电压过低
【答案】A
【解析】电流过大会造成空气开关跳闸，故A正确，B错误；
家庭电路的电压是220V，电功率过小，根据P=UI可知通过电路的电流较小，不会造成空气开关跳闸，故C错误；
电路电阻不变时，电压太低，根据欧姆定律I=可知电路中电流太小，不会使空气开关跳闸，故D错误
2.(2019 辽宁抚顺市)关于家庭电路及安全用电的说法正确的是（ ）
A．插座的塑料外壳是导体，不能直接触碰
B．电路中电流过大的原因只有用电器总功率过大
C．为防止烧坏保险丝，将保险丝用铁丝替换
D．用试电笔检查电路时，手要接触笔尾金属体
【答案】D
【解析】A.插座的塑料外壳是绝缘体，正常情况下直接触碰是安全的。故A错误；
B.家庭电路中电流过大的原因有二：用电器总功率过大，发生了短路。故B错误；
C.当电路电流过大时，保险丝容易熔断而保护电路，如果用铁丝或铜丝代替保险丝后，就起不到保护作用了。故C错误；
D.使用测电笔辨别火线和零线时，用手接触笔尾金属体，笔尖接触电线，氖管发光，表明检测的是火线，故D正确。故选：D。
3.（2019山东潍坊市）．在如图所示家庭电路中，将插头插入插座，打开电视，电视不工作；闭合开关，灯泡不亮；保持开关闭合，拔出插头，将测电笔分别插入插座两孔时氖管均发光。若电路中只有一处故障，则故障可能是（ ）
A．零线上保险丝烧断 B．火线上保险丝烧断
C．灯丝烧断 D．插座短路
【答案】A
【解析】在家庭电路中只有一处故障时，用试电笔检测，氖管发光的接触的是火线，氖管不发光的接触的是零线。
将插头插入插座，打开电视，电视不工作；闭合开关，灯泡不亮，说明电路中存在断路故障；若灯丝烧断，则电视机应该工作，故不可能是灯丝烧断；
保持开关闭合，拔出插头，将测电笔分别插入插座两孔时氖管均发光，插孔的左孔能使氖管发光，说明蓝色线是通的（即插孔的左孔通过灯泡、开关与火线相连，如下图）；插孔的右孔能使氖管发光，说明红色线是通的（即火线是完好的），综合分析可知是A点左侧的零线断路（可能是零线上保险丝烧断）。
4.(2019 湖南衡阳市)关于家庭电路及安全用电，下列说法正确的是（ ）
A．为了防止因漏电而造成触电事故，微波炉的金属外壳应该与大地相连
B．使用试电笔时，手指不能接触笔尾金属体，以免发生触电事故
C．为了防止触电，必须把用电器的开关接在零线上
D．家庭电路中，空气开关跳闸一定是因为电路发生了短路
【答案】A
【解析】A.有金属外壳的微波炉应使用三孔插痤，让金属外壳接地可以防止金属外壳带电而发生触电事故。故A正确；
B.使用试电笔时，手指不能碰到笔尖金属体，但要接触笔尾金属体，故B错误；
C.家庭电路的开关，一定要接在火线上，这样断开开关时，用电器才不会带电，更安全，故C错误；
D.空气开关跳闸是家庭电路中电流过大，可能是发生了短路，也可能是用电器总功率过大。故D错误。
5.(2019贵阳市)插线板使用不当会带来安全隐患甚至引发火灾，下列属于正确使用插线板的做法是
A. 在插线板上可以同时使用多个大功率用电器 B. 插线板可以放置在家中的任何位置
C. 使用或购买插线板时要关注其相关技术参数 D. 用电器的插脚无需与插孔中的金属片完全接触
【答案】C
【解析】A．家庭电路中各用电器彼此并联，同时使用多个大功率用电器，相同时间会产生较多的热量，可能烧坏插线板，甚至造成短路发生火灾，故A错误；
B．插线板不能随便乱放，应该放在小孩摸不着并且干燥，不会溅到水的地方，故B错误；
C．应该根据插线板需要承载的用电器功率大小，选择插线板，所以，使用或购买插线板时，需要选择合适技术参数的插线板，故C正确；
D．用电器与插线板连接时，要保证插脚与插孔中的金属片充分接触，不要出现“接触不良”的情况，以避免损坏用电器，故D错误。
6.（2019 湘西州）家庭电路中电流过大会引起电路中空气开关跳闸，其原因主要有两种，即发生短路现象和 。
【答案】总功率过大。
【解析】在家庭电路中，因电流过大导致空气开关“跳闸”的原因有：
（1）电路中发生短路故障；
（2）电路中用电器的总功率过大，也会造成干路电流过大。故答案为：总功率过大。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。
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