1、电功率和安全用电 教学简案课程导入阅读感悟信息 1 随着社会的不断进步，我们家里的用电器也越来越多，用电高峰期时，我们打开电灯，发现电灯没有深夜时那么亮，这说明电灯的实际电压和实际功率都比额定值要低为了满足广大用户大规模用电，政府对城乡电网进行了改造信息 2 小明家里用电火锅涮羊肉，当接通电源时保险丝就烧断了连续几次后，小明用了一根铜丝来代替保险丝，到现在一切都正常小明的结论是：在电路中铜丝可代替保险丝，其实电路可以不加保险丝请你思考（1）为什么要进行电网改造？电网改造的好处有哪些？_（2）你认为小明的结论正确吗？为什么？_探究新知学点 1 电路中电流过大的原因实验探究 探究影响电路中电流过大
2、的原因实验 1 把家庭电路里其他的用电器关掉，只让一只 100 W 的灯泡发光，过一会儿去摸一摸总闸刀外面的绝缘壳，外壳不热实验 2 关掉电灯，单独将一只 1 500 W 的电炉插入插座，过一会儿再去摸一下总闸刀外壳，发现外壳微热实验 3 将家里的电炉（1 500 W） 、空调（1 500 W） 、电饭锅（800 W） 、电热水器（1 500 W）同时工作，过一会儿再去摸一下总闸刀外壳，你会发现外壳很热，线路发热问题研讨问题 1：总闸刀外壳很热的原因是什么？答：_问题 2：为了安全，应进行“线路改造” ， “线路改造”的对象是什么？答：_知识归纳 影响电路中电流过大的原因（1）接入的电器过多（
3、功率过大） P 总 P 1P 2P 3P 总 U（I 1I 2I 3）UI 总 因家庭电路中电压是 220 V 不变，由 P 总 UI 总 可知，I 总 P 总 /U，即 P 总越大，则 I 总越大如图 8-5-1（2）短路：某一段电路两端直接用导线连接起来，使这段电路的电阻极小（趋近为零），电路中电流变得过大，如图 8-5-2 所示例 1 （2005 年广东省）炎热的夏天到了，小军的父亲想添置一台 1 000 W 的空调机，他要小军从安全用电方面考虑，帮助解决这一问题为此小军对家中的用电情况进行了调查，记录如表（1）试通过计算说明小军家中原有电路上再安装这样一台空调是否安全？（2）为了保证小
4、军家能安装这台空调机，请你从安全用电的角度考虑，帮助小军提出合理的解决办法用电器 额定功率 数量照明灯 40 W 8 盏彩电 100 W 1 台洗衣机 150 W 1 台电冰箱 100 W 1 台电饭煲 750 W 1 个闸刀开关上保险丝的熔断电流为 10 A电能表上标有“220 V，10 A”解析 电路是否安全，要从安全用电的角度考虑，如要关注电能表电路中的总功率等于各用电器的功率之和再根据 PIU 进行计算或判断答案 （1）电能表允许负载最大功率 P 最大 UI220 V10 A2 200 W，现有用电器总功率：P 现有 40 W8100 W 150 W 100 W 750 W1 420
5、W，如果再装上空调机，总功率为 1 420 W1 000 W 2 420 W2 200 W，超过电能表允许负载最大的电功率，所以不能再安装一台 1 000 W 的空调机（2）换用允许通过电流更大的电能表；另外单独安装电线供空调机专用；换用熔断电流更大的保险丝，或不同时使用电饭煲和空调特别提示电路中的电流过大会使得保险丝熔断或空气开关跳闸，甚至电路起火解后反思为了安全用电，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例 2 在下列现象中：插座
6、中的两个线头相碰；开关中的两个线头相碰：电路中增加了大功率用电器；户外输电线绝缘皮损坏可能引起家中保险丝熔断的是（ ）A只有 B只有 C只有 D只有解析 保险丝熔断了，说明电路中的电流过大，造成电路中电流过大的原因有：大功率用电和电路中出现短路现象短路是火线和零线直接相连如 A 选项的情景，而开关中的两个线头相碰，只能算作是开关闭合了，不是短路现象户外线即使短路也不会烧家庭电路中的保险丝，而烧的是干路线上的总保险丝答案 D学点 2 保险丝实验探究 探究保险丝和铜丝的熔断电流谁大实验 如图 8-5-3，A、B 和 B、C 接线柱间是一段保险丝，C、D 接线柱间是一段铜丝它们的长度相同，AB 段保
7、险丝面积最大，BC 和 CD 段面积相同，接通电源前，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，接通电源后，移动滑动变阻器的滑片，观察三段金属丝的变化现象 先熔断的是 BC 段保险丝问题研讨问题 1：保险丝熔断的原因是什么？先熔断保险丝 BC 说明了什么？答：_问题 2：电路中常用保险丝作为电路的“保护神” ，它一定保险吗？答：_知识归纳 保险丝1保险丝（1）作用：电路中电流超过规定值时，能自动熔断，切断电路（2）材料：电阻比较大，熔点比较低的铅锑合金（3）选择：使其额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流（4）连接：一般只接一根在火线上，且与保护的电路串联（5）规格：保险丝越粗，额定电流越大，熔断
8、电流越大（熔断电流是额定电流的 2 倍）特别提示不能用过粗或过细的保险丝过粗起不到保险作用，过细容易造成经常性断电，更不能用铜丝、铁丝代替保险丝2空气开关（如图 8-5-4）（1）作用：当电路中发生短路、过载（功率过大）等原因导致电流过大时，由铁芯、衔铁、线圈和弹簧组成的保险装置（电磁继电器）就会自动脱扣，即开关自动断开，切断电路，俗称跳闸（2）接线方法：单线式接法：接在火线上双线式接法：分别接入火线和零线特别提示空气开关跳闸后，应待故障排除，再将闸刀开关合上例 3 保险丝的主要作用是（ ）A保证电路的电压不变 B保证电路的电流不变C保护人体的安全 D在电流超过规定值时自动切断电路解析 保险丝
9、是由熔点低，电阻率大的材料制成由 QWI 2R 可知，保险丝消耗电能而发热与电路中的电流大小有关；与其自身的电阻大小有关，电流越大，会加速保险丝熔断的进程而不同型号的保险丝 R 不同，其允许通过的电流值也不同答案 D例 4 在农村学校的照明电路中，不少学校总开关处的保险丝常会莫名其妙地熔断（线路无故障） ，并且一般都是断在保险丝的上部在按要求换新保险丝后，总是保持不了多长时间，有时即使换接更大规格的保险丝，也照样不能改变频繁断电的情形尤其是在夏季，这种保险丝“过敏”现象更易出现你能根据所学的知识分析其中的原因并找出解决的办法吗？解析 保险丝位于闸刀开关的下方，闸刀开关是靠金属间的弹性接触而导电
10、的如果对闸刀开关的安装使用不当或闸刀本身的质量较差，都会使它产生一定的接触电阻，由PI 2R 可知，这个电阻即使只有零点几欧，闸刀的耗电功率也会很大这样一来，闸刀在不长时间内就会产生大量的热，当保险丝的温度达到熔点时便熔断，对此，超规格的保险丝也常无济于事由以上分析可知，保险丝的“过敏”是由较大的接触电阻引起的因此解决保险丝“过敏”的关键在于实现闸刀开关各处的“零电阻”接触答案 如图 8-5-5，保险丝上方的闸刀中的刀片 A 与其两端的弹片 B、C 接触不良（分点接触或面接触，如图 8-5-6） ，造成闸刀具有一定电阻，由 PI 2R 可知，闸刀放热沿金属弹片往下传给保险丝，保险丝上部的温度先
11、达到熔点而断开夏季温度高，散热条件差，保险丝更易“过敏” 解决办法：（1）选用高质量的闸刀开关；（2）正确地安装使用思维延伸保险丝的种类很多：如限流保险丝（本例所提到的这一种） 、限压保险丝、限温保险丝等易忽略点提示安装注意点：进出线的连接要紧密，并尽量增大接触面积，接保险丝时，应紧拧螺钉将保险丝稍压扁；使用注意点：推拉闸刀应干脆利落，合闸时，刀片一定要推到位，不能半接触拓广延伸知识拓展 如何选择保险丝接入保险盒中例 5 保险丝的规格常用额定电流来表示，选用保险丝时，应使它的额定电流等于或略大于电路中的最大工作电流下表所示的是常用的铅锑合金保险丝的规格直径（mm） 额定电流 （ A） 熔断电流
12、 （ A） 直径（mm） 额定电流 （A） 熔断电流 （A）0.28 1 2 0.71 3 60.32 1.1 2.2 0.81 3.75 7.50.35 1.25 2.5 0.98 5 100.36 1.35 2.7 1.02 6 120.40 1.5 3 1.25 7.5 150.46 1.85 3.7 1.51 10 200.52 2 4 1.67 11 220.54 2.25 4.5 1.75 12.5 250.60 2.5 5 1.98 15 30（1）由表中的数据你能得到哪些有关保险丝的知识？（写出 3 条）A._；B._；C._ （2）小华家照明电路中有“PZ 22040”的电灯
13、 4 盏，功率为 60 W 的电风扇 1 台，1 000 W 的电热水器 1 个，请你帮他正确选择一种规格的保险丝解析 通过对表中数据进行分析可知，保险丝的直径在增加，额定电流和熔断电流也在增加对于每种保险丝来说，其熔断电流是额定电流的 2 倍先要计算出总功率，再计算总电流，才能根据电路中的总电流选择保险丝答案 （ 1）A保险丝的直径越大，额定电流越大；B保险丝的熔断电流是额定电流的 2 倍；C保险丝有不同规格，家用电路要选择合适的保险丝（2）P 总 440601 0001 220 WP 总 IU I U总 205.45 A查表可知：应选取直径为 1.02 mm，额定电流为 6 A 的保险丝点
14、评（1）选用保险丝应以其“额定电流”为标准，而不能以其“熔断电流”为标准：（2）在家庭电路中，选用保险丝的规格还应与电能表和导线的允许电流相匹配总之，家庭电路中的线路应讲求规格配套，从电能表到导线、保险丝等要按总功率或总电流来选配，切不可“超载” 思维发散 保险丝的安装例 6 小明想探究电路中怎样接保险丝更安全，利用测电笔、220 W 电炉、2 A 保险丝、插座，设计以下三种方案：方案一：将保险丝接在零线上（如图 8-5-7 甲） ；方案二：将保险丝接在火线上（如图8-5-7 乙） ；方案三：在火线或零线上各接一根保险丝（如图 8-5-7 丙）（1）当把电炉插入插座中时，通过保险丝中瞬间电流多
15、大？（2）在图甲、乙中当保险丝熔断后，用测电笔分别检测 a、b、c、d 四点，测电笔氖管发光吗？（3）在图丙中如果零线上的保险丝先熔断，用测电笔检测 e、f 两点，测电笔氖管发光吗？此时电炉带电吗？你认为此时修理电炉安全吗？（4）由以上实验，你认为接大功率用电器的插座，如何接入保险丝更安全？解析 此题为一探究性实验，可以根据安全用电的原则来判断当保险丝烧断后是否安全，从而探究出最佳方案答案 （1）当把电炉引线插入插座时，通过保险丝中瞬间的电流为I UP V20W1 A（2）在图甲、乙中保险丝熔断后，用测电笔分别检测 a、b、c、d 四点，测电笔氖管只在测 a 处发光，因为甲图中保险丝接在插座与
16、零线之间，保险丝熔断后，a 与火线连接，所以 a 处氖管发光（3）在图丙中如果零线上的保险丝先熔断，测电笔检测 e、f 点，由于零线处断路，而 e 点仍然与火线连接，所以 e 点测电笔氖管发光，电炉与火线连接而带电，不安全（4）接大功率的用电器的插座，在插座与火线之间接保险丝更安全点评选购插座也应注意：不同型号的插座其允许通过的电流也有一定的限制，超过其允许值会使得插座发热而引起火灾课时作业一、教材习题P53“动手动脑学物理”15 题二、补充习题1 （2005 年云浮市）下列做法中，符合安全用电原则的是（ ）A保险丝断了，可以用铜丝或铁丝替代B家用电器金属外壳要接地C有人触电，应该迅速用手将他
17、拉开，使其与电线分离D用湿抹布擦正在发光的电灯泡2 （2005 年广西柳州市、北海市改实验区）下列说法不符合安全用电的是（ ）A低于 36 V 的电压是安全的B不要用湿手触摸电器C家庭电路不能同时使用过多的大功率用电器D保险丝熔断后，换用一根比原来粗得多的保险丝，使之不易熔断3某家庭电路中，已有两盏灯正常发光，如果再使用一个电熨斗，则该电路的（ ）A总电流变大 B总电压变小 C总电阻变大 D总功率变小4家庭照明电路中，常使用一种外壳由塑料制成的“空气开关” ，它可以代替闸刀开关和熔断器如果某同学家安装的“空气开关”的额定电流为 5 A，则由这一只“空气开关”控制的用电器的总功率为（ ）A不大于
18、 110 W B不大于 1 100 W C不大于 5 kW D不小于 1 000 W5 （2005 年常州市）下表为某型“新科”空调铭牌上的部分数据，关于这种型号的空调，下列说法正确的是（ ）额定电压 220 V频率 50 Hz额定制冷功率 1 100 W额定制热功率 1 320 WA空调的专用熔丝的额定电流应略大于 6 AB空调的专用熔丝的额定电流应略大于 5 AC若正常工作且连续制冷 0.5 h，空调消耗的电能为 0.66 kWhD若正常工作且连续制热 0.5 h，空调消耗的电能为 0.55 kWh7 （2005 年黄冈市）高兴同学家里照明电路中，自动空气开关突然自动断开（即跳闸现象） ，
19、发生这种现象的原因可能是（ ）A电路中同时使用的用电器总功率过大B电路中出现开路C电路中出现通路D电路中总电阻过大8 （2005 年庐江）请根据图 8-5-8 所示的情景提出一个与物理知识有关的问题做出简答：问题：_简答：_9照图 8-5-9 所示那样，在 C 和 D 之间接上保险丝，在 A 和 B 之间接上铜丝，接通电源电灯_（填“正常”或“不” ）发光，保险丝_（填“熔断”或“不熔断”） 断开电源，在 B 和 D 之间连上一根导线，再接通电源，保险丝_，电灯_发光由此可以得出：_是电路中电流过大的一个原因10小波家最近搬进了新居，他注意到家中漏电保护器上的一些数据从这些数据和说明文字中你获
20、得了哪些信息？请写在下面的横线上20 A 200 V额定漏电工作电流 30 mA额定漏电不工作电流 15 mA漏电分断时间 0.1 s（1）_；（2）_；（3）_参考答案课程导入问题示例：（1）满足大功率用电的需要，电网改造的好处有：提高了用电的安全性；提高了用电器的电压；减少了线路能耗；提高了输电功率（2）小明的结论不正确，开始出现的现象是由于保险丝型号小了后来用铜丝，若出现短路，后果是：烧干路的保险丝；线路起火探究新知问题研讨问题 1：总闸刀外壳很热的原因是：大功率用电问题 2：“线路改造”的对象是：（1）换用更粗的输电线；（2）换用承担功率更大的电能表和允许通过更大电流的闸刀、插座、保险
21、丝；（3）更换输电变压器问题研讨问题 1：保险丝熔断的原因是：发热量大、熔点比铜丝低而保险丝越粗允许通过的电流越大问题 2：首先它对人不保险，其次型号不对也起不到保险的作用课时作业一、教材习题“动手动脑学物理” （P 53）提示与解答第 1 题 提示：先查资料，找出图中所示的每种家用电器的电功率总的电功率等于接入电路中所有的用电器功率的和，算出总的电功率后，运用公式 UPI算出干路中的电流（家庭电路中电压为 220 V） 也可以先运用公式算出每个用电器中通过的电流，再根据并联电路中干路电流等于各支路电流的和，把每个用电器中电流加起来，得到干线中的电流第 2 题 解答：判断电能表是否超负荷，把家
22、里所有用电器的功率加起来，与电能表允许接入电路中的总功率进行比较电能表允许接入电路中的电功率等于家庭电路中电压乘以电能表的额定电流即用公式 PUI 计算出来如果超负荷，要进行线路改造，换用更粗的导线和换额定电流更大的电能表因为不进行线路改造，使导线发热严重，容易引发火灾，电能表容易损坏第 3 题 提示：为了保证安全，可先询问父母，在父母的指导下，对家里安装的保险装置进行观察第 4 题 提示：保险丝电阻较大，使得电能转化为热能的功率较大，保险丝温度易升高，达到熔点后就自动熔断第 5 题 提示：（1）认识触电事故的原因；（2）了解发生触电事故的几种形式；（3）避免发生触电事故；（4）生产和生活中用
23、电时，要注意些什么把安全用电的知识系统地复习后，可对家庭、学校、社区的电器设备和输电线路进行观察，找出不安全的因素，写一篇关于安全用电的调查报告二、补充习题1B（点拨：家用电器金属外壳要接地线，能防止触电事故）2D（点拨：易错选 C误认为家庭电路不能同时使用过多的大功率用电器能否使用应看线路中相关的配备情况）3A（点拨： UPI总由可以，在电压不变时，总功率增大，总电流也变大）4B（点拨：P 额 U 额 I220 V5 A1 100 W ）5A（点拨：由 PIU 计算）6A（点拨：当电路中同时使用的用电器总功率过大，会使电路中的电流过大）7为什么导线会起火？用电器功率过大，电流过大，引起热量过多，使导线起火8正常；不熔断；熔断；不；短路9 （1）当漏电电流小于 15 mA，漏电保护器不工作（2）当漏电电流等于或大于 30 mA，漏电保护器工作（3）当漏电电流达到工作值时，漏电保护器切断电流所用的时间不超过 0.1 s
