【人教版】九年级物理 19.2 家庭电路的基本组成（课件+同步练习含解析版）

第二节 家庭电路的基本组成第十九章 生活用电人教版九年级物理1. 为了防范用电事故，家庭电路中一般设有哪些保护措施?2. 相线和中性线是家庭电路的重要组成部分，如何辨别它们?3. 家庭电路中还有哪些基本组成部分?教学重点1. 电流过大的防护；2. 家庭电路的基本组成。教学难点1. 相线和中性线的辨别；2. 保护线的作用。1. 电流过大的防护2. 相线和中性线的辨别3. 保护线与漏电保护器的作用4. 家庭电路的基本组成5. 课堂总结6. 练习与应用7. 提升训练 第2节 家庭电路的基本组成一、电流过大的防护想一想家庭电路中电流过大容易引发危险，有没有一种装置能在电流过大时自动切断电路以起到保护作用?人们常用给电路加装一个保险装置（保险丝），防止电路中电流过大，如图所示。保险丝是如何保护电路的呢？一、电流过大的防护1. 保险丝及其作用（1）演示实验：如图所示，A、B两个接线柱间是一段铅锑合金丝，C、D两个接线柱间是一段铜丝。（2）现象：移动滑动变阻器的滑片，当电阻减小时，电流增大，铅锑合金丝会熔断，而铜丝没有熔断。（3）分析：长度、横截面积相同的铅锑合金丝的电阻比铜丝大得多，熔点比铜丝低得多。当电流过大时，铅锑合金丝由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护电路的作用。而铜丝、铁丝等在这种情况下不能起到保护作用。于是人们利用铅锑合金这类材料制成了熔断器中的核心部件（俗称保险丝）。一、电流过大的防护视频演示——《观察保险丝的作用》一、电流过大的防护各种保险丝2. 保险丝的材料 保险丝由电阻率较大、熔点较低的铅锑合金制成。产生较多的热量易于熔断3. 保险丝在电路中的符号一、电流过大的防护4. 保险丝的规格①保险丝的规格用额定电流来表示；②保险丝越粗，额定电流和熔断电流就越大；③一般情况下，熔断电流是额定电流的2倍。一、电流过大的防护5. 保险丝的选择选择保险丝时应使保险丝的额定电流等于或略大于电路中的最大正常工作电流。注意：选用合适规格的熔丝，不能用铜丝或者铁丝代替。额定电流额定电流一、电流过大的防护6. 家庭电路中常见保险丝的安装位置保险丝通常串联安装在闸刀开关之后的进户线上。也可以只接在一根相线上，且与保护的电路串联。②保险丝安装在闸刀开关里面①插入式保险盒安装在闸刀开关后面一、电流过大的防护在很多居民楼的供电线路中，目前常采用低压断路器对电流过大的电路进行保护。图所示的是一种常见的低压断路器，又称空气开关。当电路中的电流过大时，空气开关自动断开，切断电路，也就是我们常说的“跳闸”。7. 低压断路器在找出电流过大的原因并把问题解决之后，重新接通空气开关就可以了。一、电流过大的防护【例题1】家庭电路中的保险丝是用铅锑合金制作的，保险丝要求（　　）A．电阻比较大、熔点比较高B．电阻比较大、熔点比较低C．电阻比较小、熔点比较高D．电阻比较小、熔点比较低B【解析】保险丝通常安装在火线上，它是由电阻大、熔点低的铅锑合金制成的；当电路中有过大电流通过时，保险丝发热自动熔断，切断电路，从而起到保护电路的作用，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 第2节 家庭电路的基本组成二、相线和中性线的辨别由前面家庭电路中常见触电事故的分析可知，人体接入相线与中性线之间，或人体接入相线与大地之间，都会造成触电事故。因此，在家庭电路中，知道进户线中哪条是相线、哪条是中性线非常重要。常用的方法是用测电笔来判断。二、相线和中性线的辨别（1）试电笔构造由笔尖金属体、电阻（阻值大）、氖管（充有稀薄的氖气）、弹簧和笔尾金属体依次相连而成。氖管电阻1. 测电笔的构造与原理二、相线和中性线的辨别（2）测电笔原理 被测导线是相线时，电流经过笔尖、电阻、氖管、弹簧，再经过人体、经过大地，流到零线，与电源构成闭合电路，氖管就会发光。如果接触的是中性线，由于中性线与大地之间的电压为0，测电笔中无电流通过，氖管不发光。①为什么人手必须接触金属体笔尾？因为这样才会有电流经过人体经过大地，通过测电笔，氖管才会发光。二、相线和中性线的辨别②为什么手触笔尾金属体时氖管会发光，而人不会触电呢？测电笔的电路中串联了一个阻值比较大的电阻，大约一百万欧，笔尖接触相线时，220V的电压加在测电笔和人体构成的串联电路上，通过氖管和人体的电流大约（人体的电阻R取1MΩ=106Ω）I=U/R=220V/106Ω=0.22mA 这个电流可以使氖管发光，但对人体是没有危害的。 二、相线和中性线的辨别2. 测电笔的使用错误的使用方法正确的使用方法（1）使用方法：手拿测电笔，手指按住金属笔卡（或金属笔尾），使笔尖接触被测导线，手指千万不能碰到笔尖金属体。因为笔尖处的电压为220V，已超过了人体的安全电压。 二、相线和中性线的辨别（2）测电笔辨别相线与中性线手拿测电笔，手指按住笔卡（或金属笔尾），使笔尖接触被测导线。如果氖管发光，则接触的是相线；如果氖管不发光，则接触的是中性线。二、相线和中性线的辨别 （3）测电笔检查用电器的外壳是否带电除了判断相线和中性线，测电笔也能判断用电器的金属外壳是否带电。使笔尖接触用电器，当用电器的金属外壳带电时，氖管会发光。二、相线和中性线的辨别3. 家庭电路中电灯和开关的连接如图所示，额定电压为220V的电灯要能正常工作且需要开关控制通断，请从安全角度思考：应该如何将电灯和开关接入家庭电路中?二、相线和中性线的辨别用测电笔辨别出相线后，开关接入电路的方式有两种：一种是相线先连接开关，再连接电灯后与中性线相接；另一种是相线先连接电灯，再连接开关后与中性线相接。在维修、安装电灯时，手有可能会碰到灯座的金属部分或接线处，因此从安全角度考虑，控制电灯的开关要连接在相线和电灯之间。这样断开开关后，电灯接线处与相线断开，从而避免触电事故。连接顺序：相线→开关→电灯→中性线 二、相线和中性线的辨别【例题2】用测电笔可辨别相线和中性线，使氖管发光的是 _______（选填“相线”或“中性线”）。如图所示，闭合开关后，电灯正常发光，用测电笔测试图中的a、b两点，能使氖管发光的点为 ____（选填“a”或“b”或“a和b”，下同）；电灯工作一段时间后，进户线中性线断路，用测电笔测试图中的a、b两点，能使氖管发光的点为 _______。相线ba和b 二、相线和中性线的辨别【解析】当测电笔的氖管发光时，说明测电笔的笔尖金属体接触的是相线。若开关闭合后电灯正常发光，用测电笔分别接触a、b两点时，b点与相线接触，能使测电笔发光；a点与零线接触，不能使测电笔发光。若进户线的中性线发生断路，a、b两点都与相线相连，则这两点都会使氖管发光。 三、保护线与漏电保护器的作用 第2节 家庭电路的基本组成三、保护线与漏电保护器的作用1. 三线插头和三孔插座正常情况下，洗衣机、电冰箱等用电器的外壳不能带电，如果万一用电器的外壳与电源火线之间的绝缘损坏，则会使外壳带电，人体接触用电器就会发生触电。家中有的插座有两个孔，一个孔接中性线，另一个孔接相线。有的插座有三个孔，相应的插头有三个脚。多出来的孔和脚是做什么用的呢?三、保护线与漏电保护器的作用接入大地（1）三孔插座的接法左边的插孔接中性线，右边的插孔接相线，中间的插孔接大地，也就是接在保护线（用PE表示，俗称地线）上。接相线接中性线背面接线示意图接相线接保护线接中性线接地线三、保护线与漏电保护器的作用（2）三脚插头三脚插头的“①”脚是与用电器的金属外壳接通的。②③脚分别接相线与中性线。三、保护线与漏电保护器的作用（3）三脚插头和三孔插座的作用洗衣机外壳三脚插头三孔插座地线大地当把三脚插头插在三孔插座里，在把用电器连入电路的同时，也把金属外壳与大地连接起来。万一用电器内部相线绝缘皮破损或失去绝缘性能，使金属外壳与相线接通而带电，电流也会从保护线流走，即使人体接触外壳，一般情况下也不会造成伤害。 三、保护线与漏电保护器的作用原来，插头上标着E的导线和用电器的金属外壳相连，插座上相应的导线和室外的大地相连。当用电器的外壳与电源相线之间的绝缘层损坏而使外壳带电时，三脚插头接外壳的插脚通过接地线将电流导入大地，人接触外壳不会触电。想一想：为什么三脚插头中间的那个脚长？插插头时可以使用电器外壳先接地，拔插头时可以后离地。三、保护线与漏电保护器的作用 2. 漏电保护器虽然家用电器外壳接地对人有一定的保护作用，但是发生故障时并不能保证电路被及时断开，潜在的危险依然存在。一些家庭电路中还会在此基础上安装漏电保护器，它也是一种断路器。（1）漏电保护器的作用当电路中发生漏电或站在地上的人不小心接触了相线，电流经过人体流入大地，漏电保护器会迅速切断电源，对人身起到保护作用。三、保护线与漏电保护器的作用（2）漏电保护器原理如图所示是安装了漏电保护器的家庭电路。当电路处于正常工作状态时，图线路中A点和B点的电流相等，漏电保护器开关处于接通状态。若有人在C点不慎触电，则相线、人体、大地将构成回路，所产生的电流将不通过零线，此时通过线路中A、B两点的电流不相等，漏电保护器会迅速切断电路，从而起到保护作用。三、保护线与漏电保护器的作用（3）实例分析图是现在一般标准住宅户内配电系统方框图，同学们可以想一想：空气开关和漏电保护器在电路中分别起什么作用？这样安装有什么好处？三、保护线与漏电保护器的作用 ①空气开关的作用当电路中的电流超过规定大小时，空气开关会自动断开，切断电源，从而保护电路。在支路上安装空气开关，如果本支路用电器电流过大，该支路空气开关就会自动切断电路，并不影响其他支路用电器的工作。②漏电保护器在电路中的作用在三孔插座中安装漏电保护器，当用电器的外壳带电时，漏电保护器就会自动断开切断电源，防止人体触电事故的发生。三、保护线与漏电保护器的作用【例题3】如图所示是一个安装在卧室墙上的三孔插座，安装符合安全用电要求，下列说法正确的是（　　）A．①孔和②孔之间的电压是220VB．①孔所接的导线通过插头与用电器的金属外壳相连C．将一根导线的两端金属部分别插入①孔和②孔，会造成短路D．正确使用测电笔分别测试三个孔，氖管不发光的孔接的是零线B【解析】A．②孔接零线，零线和地线之间的电压为0V，故A错误；B．为安全用电，三孔插座中多出一个专门用于接地的①孔，故B正确；C．①孔接地线，将一根导线的两端金属部分别插入①孔和②孔，不会造成短路，故C错误；D．正确使用测电笔分别测试三个孔，氖管不发光，该孔所接的是零线和地线，故D错误。故选B。 第2节 家庭电路的基本组成四、家庭电路的基本组成1. 家庭电路的组成进户线、电能表、总开关（含保险装置）、插座、用电器等组成。 进户线→ 电能表 → 总开关（含保险装置） → 插座及用电器. 四、家庭电路的基本组成（1）进户线①功能：包括相线与中性线，提供220V交流电。②安全因素与设计考量：相线与中性线严格区分，防止误接导致触电；绝缘层完好，避免漏电。2. 家庭电路的基本组成及其功能分析四、家庭电路的基本组成（2）电能表①功能：计量家庭总用电量，记录用电器消耗的电能。②安全因素与设计考量：额定电流需匹配家庭用电需求，避免过载损坏。四、家庭电路的基本组成（3）总开关（含保险装置）①功能：控制整个家庭电路的通断，保护电路，便于检修。可利用断路器等装置，在电流过大时切断电路。②安全因素与设计考量：a. 安装在相线上，断开后全屋无电；b. 具备过载、短路保护功能；c. 断路器可复位，减少维护成本。四、家庭电路的基本组成 （4）插座①功能：为可移动用电器提供电源接口。②安全因素与设计考量：a. 三孔插座含保护线，防漏电；b. 儿童安全插座设计，防误触。四、家庭电路的基本组成 （5）用电器①功能：满足生活需求，各用电器并联接入电路，独立工作。②安全因素与设计考量：a. 大功率用电器采用独立分支回路，避免总电流过载；b. 支路开关独立控制。四、家庭电路的基本组成 （6）用电器开关①功能：控制灯具等用电器通断。②安全因素与设计考量：a. 必须连接在相线和用电器之间，确保断电后灯座不带电；b. 绝缘外壳，防触电。四、家庭电路的基本组成 （7）保护线①功能：将漏电电流导入大地，避免人体触电。②安全因素与设计考量：a. 保护线需可靠连接；b. 金属外壳的用电器（如微波炉）必须接地。四、家庭电路的基本组成 （8）漏电保护器①功能：检测相线与中性线电流差异，漏电时迅速切断电路。②安全因素与设计考量：a. 与保护线配合使用，双重保护；b. 每月测试一次，检测其功能是否正常。四、家庭电路的基本组成 （9）配电箱为了能够更加合理、安全地分配电能以及方便用户维修操作,有的家庭还设有室内配电箱。根据实际用电需求，可将家庭电路规划为若干分支回路，由配电箱将导线引入各个房间内，进行供电。四、家庭电路的基本组成一种典型的家庭电路配电分支回路的设计方案如图所示。 结合你所掌握的家庭电路知识，你能说一说图中设计了几条分支回路吗?每条分支回路的主要用途有哪些?家庭电路配电示意图四、家庭电路的基本组成图中的家庭电路分成了三条分支回路。（1）照明分支回路；在照明分支回路采用了空气开关。（2）插座分支回路；在插座分支回路加装了漏电保护器。当插座分支回路出现故障而被切断时，照明等其他分支回路不会受到影响。（3）专用分支回路：考虑到空调功率较大且用电时间较长，将空调插座与其他插座分开，另成一条专用分支回路。四、家庭电路的基本组成还有一些更复杂的配电设计，例如会结合实际使用需求等因素，将卫生间、厨房等房间的插座另成回路，且加装漏电保护器，形成更多的分支回路，各分支回路之间互不影响。四、家庭电路的基本组成【例题4】请将下列元件的字母标号正确填入图中家庭电路的虚线框内（A为电能表，B为空气开关），同时把灯泡和控制它的开关连入家庭电路。【解析】家庭电路的连接要按照进户线→电能表→总空气开关及漏电保护开关→用电器的安装顺序，因此左边框内是电能表，右边框内是空气开关。灯泡接法为相线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，如图所示：【例题5】将图中各元件接入电路，要求：开关只控制电灯；三孔插座带保险丝。【解析】相线先接开关，再接灯泡顶端的金属点，零线直接接灯泡的螺旋套，这样既能让开关控制灯泡，又能在灯泡损坏，断开开关，切断相线，更换灯泡时更安全。三孔插座的上孔接地线，左孔接零线，右孔接相线，保险丝接在相线上；当有金属外壳的用电器插入三孔插座时，能使金属外壳接地，防止漏电时发生触电事故。如图所示.四、家庭电路的基本组成 相线 五、课堂总结 第2节 家庭电路的基本组成五、课堂总结①作用：电流过大时，切断电路.②当电流大于保险丝的额定电流时，保险丝会熔断。③空气开关：当电路中电流过大时，自动断开，切断电路.①构造：笔尖金属体、电阻、氖管、弹簧和笔尾金属体等.②使用：使用时，手指按住金属笔卡，用笔尖接触被测导线. ③辨别：接触相线氖管发光；接触中性线氖管不发光.①三线插头：上脚接用电器的外壳.②三孔插座接法：左零右火上接地.③漏电保护器：漏电或人触电时，会自动切断电源.进户线、电能表、总开关（含保险装置）、插座、用电器等. 家庭电路的基本组成保险丝测电笔保护线和漏电保护器家庭电路的基本组成 六、练习与应用 第2节 家庭电路的基本组成【解析】选择电阻（率）较大的材料，可以使其在电流较大时产生较多的热量；选用熔点较低的材料可以使其更容易熔断。这样当有过大的电流通过时，保险丝产生较多的热量使它的温度达到点而熔断，从而自动切断电路，起到保护作用。六、练习与应用 1. 为什么要求保险丝的熔点较低、电阻较大?六、练习与应用 2. 图是某测电笔的外形图，A、B、C、D所指的部位如图中标注所示。（1）用测电笔辨别某裸露导线是相线还是中性线时，应该用手握着测电笔的哪个部位?用测电笔的哪个部位接触导线?依据什么现象判断裸露的导线是中性线还是相线?（2）为什么要把塑料套管B套在金属笔杆上?【解析】（1）D部位。A部位。如果测电笔氖管发光，则接触的是相线；如果氖管不发光，则接触的是中性线。（2）把塑料套管B套在金属笔杆上是为了起绝缘作用，防止人接触到金属笔杆而触电，六、练习与应用六、练习与应用 3. 根据课本提供的数据，利用欧姆定律，估算正确使用测电笔判断家庭电路相线时通过人体的电流。这个电流大约是25W灯泡正常工作电流的多少分之一?【解析】家庭电路的电压U=220V，试电笔的电阻约R=1000kΩ=106Ω则使用试电笔测量家庭电路相线时流过人体的电流由P=UI可得，25W灯泡正常工作时的电流 则即这个电流大约是25W灯泡正常工作电流的1/500。   【解析】如图所示。六、练习与应用4. 请用笔画线表示导线，将图中的电灯、开关和插座接入家庭电路中。【解析】因为相线与大地之间有电压，而中性线与大地之间没有电压，所以将开关接在相线和电灯之间，才能通过开关控制电灯与相线之间的通断，保证日常安装和维修中的人员安全。如果将联接在中性线和电灯之间，虽然断开开关时电灯也会熄灭，但电灯依旧是和相线接通的，这种情况是不可以进行安装、维修的，否则容易造成触电事故。六、练习与应用5. 电灯的开关为什么要接在相线和电灯之间?接在中性线和电灯之间有什么危险?【解析】连接保护线的脚稍长一些。三脚插头插入插座时先与保护线连接，拔出插座时后与保护断开，这样就避免了用电器金属外壳带电时对人造成伤害。六、练习与应用6. 观察家里的三脚插头，它的三只“脚”中哪只更长?为什么要这样设计? 七、课堂练习 第2节 家庭电路的基本组成七、课堂练习1．长短、粗细均相同的保险丝和铜丝，分别接到线路板上A、B间和C、D间，如图所示。移动滑动变阻器的滑片，发现保险丝熔断而铜丝完好。下列说法错误的是 （ ） A．保险丝的电阻比铜丝的大B．通过保险丝的电流比铜丝的大C．电流通过保险丝产生的热量比铜丝的多D．为了用电安全，禁止用铜丝代替保险丝 B【解析】A．由于保险丝的电阻率大、熔点低，而铜丝的电阻率小、熔点高，所以比较长短、粗细均相同的保险丝和铜丝，保险丝的电阻比铜丝的大，故A正确，不符合题意；B．由图知道，保险丝和铜丝串联，由于串联电路电流处处相等，故B错误，符合题意；C．由Q=I2Rt 知道，电流相同、通电时间相同，电阻大的产生的热量多，所以，电流通过保险丝产生的热量比铜丝的多，故C正确，不符题意；D．若换用铜线作保险丝，由于铜丝的熔点高，当电路中电流过大时不会熔断，无法保护电路，所以，为了用电安全，禁止用铜丝代替保险丝，故D正确，不符合题意。故选B。七、课堂练习七、课堂练习2．如图是小虎家中电路的一部分，下列说法中正确的是（　　） A．电冰箱接入三孔插座后，其外壳与大地相连B．断开开关时，站在地上的人接触A点或B点都不会触电C．可以用漏电保护器来代替保险丝D．为了用电安全，应在乙处安装开关，甲处安装电灯 A【解析】 A．电冰箱接入三孔插座能使电冰箱金属外壳接地，防止由于冰箱的外壳漏电而使人发生触电事故，故A正确；B．断开开关时，站在地上的人接触A点，接触相线会触电，故B错误；C．保险丝是防止线路短路或超负荷用的，而漏电保护器只有漏电时会跳闸，所以漏电保护器和保险丝作用不相同，在电路中要同时安装，故C错误；D．若在图中甲、乙两处分别装上电灯或开关，开关与相线连接，故甲处应装开关，乙处应装电灯，故D错误。故选A。七、课堂练习3. 下表是某教室的所有用电器，若有额定电流为6A、8A、12A的保险丝供你选择，你应该选择哪种规格？七、课堂练习【解析】开关要在相线与被控制的插座之间，三孔插座要求是左孔接零线、右孔接相线、中间孔接地线，故插座的左接线柱与零线相连接。如图所示.七、课堂练习 4．如图甲是插线板，插线板上的开关闭合时插孔能提供工作电压。请根据上述要求及安全用电原则，连接图乙的电路。七、课堂练习 5．科学与生活密切相关，学好科学可以帮助我们解决生产、生活中的问题。（1）家庭电路中，灯泡和控制此灯泡的开关之间是_____联的；洗衣机工作时，金属外壳要接_____。（2）如图甲所示，是小明家书房的一个两孔插座，他用测电笔测试插座的A孔，氖管发光，当把乙图的台灯接入电路时，将插头的____（选填：“C”或“D”）插脚插入A孔更安全。D串地线 【解析】（1）在家庭电路中，开关与灯泡串联的时候才能控制灯泡所在电路的通断，所以控制灯泡的开关应与灯泡串联。洗衣机的金属外壳与地线相连，防止万一漏电时人接触金属外壳发生触电事故。（2）由题意知，用试电笔测试插座的A孔，氖管发光，说明A孔和相线相通，而开关应与照明电路的相线相连，当断开开关时人接触灯不会发生危险，所以应将插头D插脚插入A孔更安全。七、课堂练习七、课堂练习6．电热水壶是利用电流的______效应工作的。小明家要购买一只电热水壶，他发现某商场有容积相同、额定电压均为220V、额定功率分别为800W和1800W的两种电热水壶。家中给电热水壶供电插座的额定电流是5A，从安全用电的角度考虑，小明应选购_____W的电热水壶。如图电热水壶的插头中插脚①较长，将插头插入插座时，可确保电热水壶的金属外壳先接触_____线，避免触电事故。插头外壳是用橡胶做的，是因为橡胶是_____体。 绝缘热800地【解析】电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。电热水壶是利用电流的热效应工作的。容积相同、额定电压均为220V、额定功率分别为800W和1800W的两种电热水壶。家中给电热水壶供电插座的额定电流是5A，根据P=UI，功率分别为800W和1800W的两种电热水壶正常工作时的电流分别为 I1=P1/U1 =800W /220V≈3.64A I2=P2/U2 =1800W /220V≈8.18A因家中给电热水壶供电插座的额定电流是5A，从安全用电的角度考虑，小明应选购800W的电热水壶。电热水壶较长的插脚与电热水壶金属外壳相连，插座上①相应的导线与室外的大地相连，因电热水壶的插头中插脚①较长，将插头插入插座时，可确保电热水壶的金属外壳先接触地线，避免触电事故。生活中的胶木、橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、纯净的水都是绝缘体，插头外壳是用橡胶做的，是因为橡胶是绝缘体。七、课堂练习