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人教版九年級物理 第十九章 生活用電
第2節家庭電路的基本組成 （教學設計）
【課題】第2節 家庭電路的基本組成
【學習目標】
1. 知道保險絲和空氣開關的作用和原理。
2. 知道測電筆的結構及應用。
3. 知道使用三線插頭為什么安全及漏電保護器的原理。
4.了解家庭電路的組成及各部分電路元器件的作用。
【學習重點】
家庭電路的組成及各部分電路元器件的作用。
【學習難點】
漏電保護器的作用及其原理。
實驗器材：保險絲的作用演示器、滑動變阻器、開關、導線、學生電源。
【新課導入】
問題：
家庭電路中電流過大容易引發危險，有沒有一種裝置能在電流過大時自動切斷電路以起到保護作用呢？
【板書課題】第2節 家庭電路的基本組成
【新課學習】知識點一 電流過大的防護
一、熔斷器（保險絲）
【演示】金屬絲會熔斷嗎？
移動滑動變阻器的滑片，當電阻減小時，電流增大，鉛銻合金絲會熔斷，而銅絲沒有熔斷。
播放視頻：保險絲的作用
【歸納總結】
長度、橫截面積相同的鉛銻合金絲的電阻比銅絲大得多，熔點比銅絲低得多。當電流過大時，鉛銻合金絲由于溫度升高而熔斷，切斷電路，起到保護電路的作用。而銅絲、鐵絲等在這種情況下不能起到保護作用。
人們利用鉛銻合金這類材料制成了熔斷器中的核心部件(俗稱保險絲)。
不同規格的保險絲有不同的額定電流。當通過保險絲的電流小于或等于額定電流時，電路正常工作；當通過保險絲的電流大于額定電流并達到或超過熔斷電流時，保險絲熔斷，從而切斷電路。
熔斷器被廣泛應用于高低壓配電系統、控制系統以及用電設備中。
二、空氣開關
在很多居民樓的供電線路中、目前常采用低壓斷路器對電流過大的電路進行保護。圖中所示的是一種常見的低壓斷路器，又稱空氣開關。當電路中的電流過大時，空氣開關自動斷開（“跳閘”)切斷電路。在找出電流過大的原因并把問題解決之后，重新接通空氣開關即可。
【課堂練習】
【例題1】在裝有額定電流為20A的保險絲的家庭電路中，已裝有“220V 100W”的電視機2臺，“220V 125W”的電冰箱1臺，“220V 800W”的電飯鍋1個，“220V 225W”的洗衣機1臺，“220V 20W”的節能燈8盞，“220V 1000W”的空調2臺。求：
（1）在電路中最多還能安裝多大功率的用電器？
（2）若因電路出現故障，保險絲熔斷了。現檢修好電路后，手邊只有額定電流為10A的保險絲，應該怎么辦？
【解答】（1）電路允許的總功率P1=UI=220V×20A=4400W
現有用電器的總功率 P2=100W×2+125W+800W+225W+20W×8+1000W×2=3510W
電路還能接入用電器的功率為P=P1–P2=4400W–3510W=890W
（2）并聯電路干路電流等于各支路電流之和，可以用兩根額定電流為10A的保險絲并聯接入家庭電路。
【例題2】（2025年四川遂寧中考題）小聰在家長的陪同下了解家庭電路，打開配電箱進行觀察。配電箱的情況以及電能表的表盤如圖所示，請根據安全用電常識以及圖中信息選出正確的一項【 】
A. 可用濕抹布擦拭配電箱
B. 發現空氣開關跳閘后應立即重新將其合上
C. 他家同時工作的用電器總功率不能超過8800kW·h
D. 他只讓一個電熱水壺工作，10s內電能表指示燈閃爍了3次，則該電熱水壺的電功率為900W
【答案】D
【解析】A．濕抹布容易導電，用濕抹布擦拭配電箱容易發生觸電事故；
B．空氣開關跳閘后，應先排查故障，排出故障后再合上開關，否則可能再次跳閘或引發危險；
C．電能表參數 “220V 40A”，電路允許的最大總功率P=UI=220V×20A=8800W，不是8800kW·h，“kW·h”是電功的單位；
D．電能表 “1200imp/(kW·h)” 表示每消耗1kW·h電能，指示燈閃爍1200次。指示燈閃爍3次，消耗電能
該電熱水壺的電功率為
知識點二 相線和中性線的辨別
我國家庭電路的電壓是220 V，在進戶的兩條輸電線中，一條叫作相線(用L表示)，俗稱火線；另一條叫作中性線(用N表示)，俗稱零線。
為了避免觸電事故的發生，知道進戶線中哪條是相線、哪條是中性線非常重要。常用的方法是用測電筆來辨別判斷。
如圖所示的是一種測電筆的構造。氖管中充有稀薄的氖氣，兩端是兩個金屬電極。當電極間的電壓達到一定值時，氖氣會導電，氖管會發出紅光。
使用時，手指按住金屬筆卡，用筆尖接觸被測的導線(手指千萬不能碰到筆尖)。如果被測導線是相線，電流經過筆尖、電阻器、氖管、彈簧，再經過人體流入大地，相當于構成閉合電路，氖管就會發光。如果筆尖接觸的是中性線，氖管中不會有電流，也就不會發光。
測電筆中電阻器的作用十分重要。氖管發光只需很小的電流，所以要在測電筆的電路中串聯一個電阻很大的電阻器，其電阻約有106Ω.由于電流很小，所以使用測電筆時盡管有電流通過人體，也不會對人造成傷害。
測電筆的作用：辨別家庭電路的相線和中性線；檢查電氣設備的外殼是否帶電。
測電筆的種類：鋼筆式、螺絲刀式等。其他常見的測電筆還有LED彩光測電筆、數顯式測電筆等。
播放視頻：測電筆的使用
【想想議議】
如圖所示， 額定電壓為220V的電燈要能正常工作且需要開關控制通斷，請從安全角度思考：應該如何將電燈和開關接入家庭電路中
用測電筆辨別出相線后，開關接入電路的方式有兩種：一種是相線先連接開關，再連接電燈后與中性線相接；另一種是相線先連接電燈，再連接開關后與中性線相接。在維修、安裝電燈時，手有可能會碰到燈座的金屬部分或接線處，因此從安全角度考慮，控制電燈的開關要連接在相線和電燈之間。這樣斷開開關后，電燈接線處與相線斷開，從而避免觸電事故。
【課堂練習】
【例題3】（2025年廣西中考題）某試電筆構造如圖所示。正確使用試電筆時，手指按住筆卡，用試電筆的______部位接觸導線的芯線，若氖管發光，則該導線是______（選填“火線”或“零線”）。
【答案】筆尖 火線
【解析】試電筆可以用來辨別家庭電路中的火線和零線，正確使用試電筆時，手指按住筆卡（筆尾金屬體），用試電筆的筆尖部位接觸導線的芯線，若氖管發光，則該導線是火線。若氖管不發光，則該導線是零線。
【例題4】（2025年山東威海中考題）家庭電路的部分電路如圖所示，進戶線_______（選填“甲”、“乙”）是火線；只閉合開關S1，L1正常發光，再閉合開關S2，L1馬上熄滅，如果故障出在L2上，則可能是L2___________。
【答案】甲 短路
【解析】為了用電安全，開關應接在火線和電燈之間，由圖可判斷出甲是火線；只閉合開關S1，L1正常發光，再閉合開關S2，L1馬上熄滅。由于并聯電路中各用電器互不影響，能夠彼此獨立，所以L2不可能是斷路。L2發生短路會造成整個電路短路，L1熄滅，所以故障可能為L2短路。
知識點三 保護線與漏電保護器的作用
一、保護線（地線）的作用
問題：家中有的插座有兩個孔（兩孔插座），一個孔接中性線，另一個孔接相線。有的插座有三個孔（三孔插座），相應的插頭有三個腳。多出來的孔和腳是做什么用的呢
在三孔插座中，除兩個孔分別接相線和中性線外，還有一個孔是跟大地連接的，也就是接在保護線(用PE表示，俗稱地線)上。用電器上三腳插頭中有一個腳是與用電器的金屬外殼接通的。這樣，當把三腳插頭插在三孔插座里，在把用電器連入電路的同時，也把金屬外殼與大地連接起來。萬一用電器內部相線絕緣皮破損或失去絕緣性能，使金屬外殼與相線接通而帶電，電流也會從保護線流走，即使人體接觸外殼，一般情況下也不會造成傷害。
歸納總結
兩孔插座的左孔接中性線，右孔接相線；
三孔插座的左孔接中性線，右孔接相線，上孔接保護線（地線）。
用電器的三腳插頭中有一個腳較長，是與用電器的金屬外殼接通的。三腳插頭插入三孔插座時，用電器金屬外殼先接觸保護線；插頭拔出插座時，用電器金屬外殼后脫離保護線。可避免人體接觸帶電金屬外殼觸電。
二、漏電保護器的作用
問題：雖然家用電器外殼接地對人有一定的保護作用，但是發生故障時并不能保證電路被及時斷開，潛在的危險依然存在。有什么其他的保險措施可以避免這種問題呢？
一些家庭電路中還會在此基礎上安裝漏電保護器，它也是一種斷路器。在出現以上漏電情況時，它會迅速切斷電路。如果站在地上的人不小心接觸了相線，電流經過人體流入大地，漏電保護器也會迅速切斷電路，對人身起到保護作用。
【知識總結】
1．保護線，俗稱地線，當三腳插頭插在三孔插座里，它能把用電器的金屬外殼與大地連接起來，萬一用電器內部相線絕緣皮破損或失去絕緣性能，使金屬外殼與相線接通而帶電，電流也會從保護線流走。
2．漏電保護器是一種斷路器。在出現漏電情況時，它會迅速切斷電路，對人身起到保護作用。
【課堂練習】
【例題5】（2025年河南中考題）如圖是家庭電路的一部分，三孔插座可單獨工作，開關控制燈泡。請用筆畫線表示導線，將對應的電路連接完整，并符合安全用電原則。
【答案】
【解析】家庭電路中，開關控制燈泡時，開關和燈泡串聯，開關要接在相線（火線)與燈泡之間。這樣連接，開關既能控制燈泡的通斷，又能在燈泡損壞時，斷開開關，切斷相線（火線）和燈泡的連接，更換燈泡更安全；三孔插座的正確連接方法：上孔接保護線（地線），左孔接中性線（零線），右孔接相線（火線）。
【例題6】如圖所示是安裝了空氣開關和漏電保護器的住宅內配電系統,它們都是安全用電的小衛士。當家庭電路中用電器的總功率過大或發生_______時,空氣開關會自動斷開,對電路起到保護作用;當站在地上的人使用插座時,不小心接觸了火線,_______________會迅速切斷電路,對人體起到保護作用。
【答案】短路 漏電保護器
【解析】空氣開關跳閘切斷電路的原因是家庭電路中的電流過大,電流過大是因為電路短路或總功率過大。
人接觸相線（火線）后,電流通過人體流入大地,通過相線（火線）和中性線（零線）的電流不相等,漏電保護器會跳閘斷開電路,對人起到保護的作用。
知識點四 家庭電路的基本組成
問題：根據家庭用電的實際情況，綜合考慮用電安全等各方面因素，想一想：家庭電路應該有哪些基本組成部分？它們各自的功能是什么？
歸納總結
1．家庭電路的組成：進戶線、電能表、總開關(含保險裝置)、插座、用電器、導線等。
2．為了更加合理、安全地分配電能，根據實際用電需求，可將家庭電路規劃為若干分支回路，由配電箱將導線引入各個房間內，進行供電。
【課堂練習】
【例題7】（2025年江蘇南通中考題）如圖為家庭電路的示意圖，下列說法正確的是【 】
A. 電能表是用來測量電功的儀表 B. 空氣開關能起到漏電保護作用
C. 照明燈與它所在支路開關并聯 D. 三線插座的中間插孔連接零線
【答案】A
【解析】A．電能表是用來測量家庭電路中的用電器消耗電能多少、即電流通過家庭電路做功多少的儀表；
B．空氣開關可以在電流過大時跳閘，自動切斷電路以保護電路，也可當總開關使用，在更換用電器、維修電路時隨時切斷電路；漏電保護器一般是在電路發生對地漏電現象時才會自動跳閘，而電路中電流過大不會跳閘；
C．照明燈與它所在支路開關的連接方式是串聯；
D．三孔插座中間的插孔接的是保護線（俗稱地線），用電器的三腳插頭插入三孔插座后，用電器的金屬外殼和保護線連接，可以防止因金屬外殼帶電而發生人體觸電事故。
【例題8】（2025年四川樂山中考題）小明在使用如圖所示插線板的過程中發現：在開關斷開時，插線板上的指示燈不發光，插孔不能提供工作電壓；在開關閉合時，指示燈發光，插孔可以提供工作電壓；如果指示燈損壞，開關閉合時插孔也能提供工作電壓。根據上述現象，下列電路連接方式合理的是【 】
A B C D
【答案】A
【解析】指示燈損壞時，開關閉合插孔也能提供工作電壓。說明指示燈與插孔互不影響，指示燈和插座并聯，開關接在并聯電路的干路中，控制指示燈與插孔。
為了用電安全，用電器通過開關與火線相連，則開關的一端連接火線，指示燈的正極與插座的右孔相連后，再與開關的另一端連接，插座的左孔與指示燈的負極相連后再與零線相連，插座的上孔連接保護線（地線）。
【課后作業】練習與應用： 1、2、3、4、5、6題

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