资源简介

19.2家庭电路中电流过大的原因
【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。
4.通过学习本节内容，进一步激发学生对学习物理的兴趣、培养学生严谨的科学态度。
【教学重难点】
教学重点：分析家庭电路电流电流过大的原因；知道保险丝为什么能够“保险”。
教学难点：家庭电路中电路中电功率的计算；保险丝的构造与原理。
【教学方法】
学生分组合作探究式教学、演示法、观察法、讨论法。
【教学过程】
新课导入：
我国城乡许多地区进行家庭供电线路的改造，主要内容是把电线换成更粗的，电能表换成标定电流更大的，请你说一说这种改造的必要性。家庭电路与我们的生活息息相关，我们今天就来研究家庭电路中电流过大的原因。
新课讲授：
探究点一、家用电器的总功率对家庭电路的影响
活动1：当并联的用电器越多时,由P总=P1+P2+……+Pn可知P总越大，又因为P总=U总I总推出I总= P总/220V=(P1+P2+……+Pn)/220V，当P总越大时，I越大。故用电器总功率过大也会造成电路中电流过大。
用电器的总功率过大的危害，根据焦耳定律可知，电流过大，产生的热量容易引发火灾。
活动2：例题讲解
例题 炎炎夏日即将来临，明明家新购置了一台 1 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=P/U
家庭电路的电压是220 V，所以通过这台空调的电流
I1=P1/U=1000 W/220 V=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=P/U=6600 W/220 V=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。
知识拓宽：在家中要添加新的家电，如电热器、空调等，应该先计算一下，防止电流过大超过家庭供电线路和电能表允许的最大值。
探究点二、短路对家庭电路的影响
活动1：【想想议议】有时候家庭电路中用电器的总功率并不是很大，但是也会产生电流过大的现象，你认为原因可能是什么？
学生分组进行讨论分析，进行猜想，可能是电路短路。
活动2：实验体验：短路的演示实验
在如下图中的电路的干路上加保险丝。 当闭合干路开关S时，观察到什么现象？这个实验又说明什么问题？
现象：灯泡不亮了，保险丝烧断，表明电路中电流过大了。
实验说明：短路是造成电路中电流过大的原因。
短路就相当于导线与用电器并联，且导线的电阻非常小。设导线的电阻为R1，灯泡的电阻为R2，R1<活动3：【想想议议】你知道形成家庭电路中短路的原因是什么吗？
学生分组进行讨论分析，总结原因：由于改装电路时不小心、或绝缘皮破损或老化等原因使火线和零线直接连通。
家庭电路中短路的危害，家庭电路中短路很容易造成火灾。
探究点三、保险丝的作用
活动1：【想想议议】如何防止总功率过大或短路对家庭电路的危害？
小结：为了防止电路中电流过大，发生危险，电路中常常要安装保险丝，以保护用电器或人身安全。出示课件，展示各种保险丝。
活动2：你知道保险丝是如何起到“保险”作用的吗？
观察演示实验：实验中你看到了什么？这个现象说明了什么？
学生讨论总结：
如图连接电路，电流较大时，保险丝熔断，而导线和铜丝等不会损坏。
可见，在电流较大时，保险丝会先行熔断，自动切断电路，对整个电路起到保护作用。
活动3：【想想议议】学生自学课本P111结合生活实际讨论。
为了起到保险作用，保险丝应该具有什么样的材料特点？保险丝与用电器的连接方式应该是怎样的？
总结归纳：
保险丝是用铅锑合金制作的，电阻比较大、熔点比较低。当电流过大时，它由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护的作用。
不同粗细的保险丝有不同的额定电流，当通过保险丝的电流小于或等于额定电流时，保险丝正常工作；当通过保险丝的电流大于额定电流，达到或超过它的熔断电流时，保险丝熔断，从而切断电路。
3.保险丝有时安装在玻璃管内，称为保险管。保险管的额定电流写在管端的铜帽上，更换保险管时要注意观察。为了用电安全，禁止用铜丝、铁丝等导线代替保险丝。
4.保险丝应串联在电路中。
活动4：【想想议议】如何选择合适的保险丝？学生分组讨论交流。
总结归纳：
保险丝的规格是用额定电流表示的。保险丝越粗，其额定电流越大。一般，保险丝的熔断电流是其额定电流的2倍。
保险丝的选用原则：应使其额定电流等于或略大于电路中的最大正常工作电流。
活动4：老师出示空气开关并简单介绍：
新建楼房的供电线路已经不再使用保险丝，而用起保险作用的空气开关代替。当线路发生短路或严重电流过载时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将主触头分断，切断电源。
活动5：【学以致用】商场中，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，用它加热食品花不了多少电费；顾客说，微 波炉很费电，他家的微波炉常常“烧保险”。他们各是从什么角度说的？应该怎样用科学术语表达他们的意思？你能解决他们的矛盾吗？
解释： 售货员：微波炉热效率高，节能 顾客：微波炉电功率大，电流大
课堂练习：
1．英国《镜报》报道，美国一名14岁的少女把手机装在裤后口袋里，不慎将手机压坏，导致手机起火．女孩因烧伤被送医院，幸无大碍．下列对手机起火原因的分析，正确的是（　　）
A．压力使手机变形，导致电路断路 B．压力使手机变形，导致电路短路
C．手机在口袋里受热膨胀 D．口袋里温度太高，导致手机塑料件燃烧
【答案】B
【解析】
A. 压力使手机变形，导致电路断路，断路时，没有电流通过，不会起火，故A错误；
B. 压力使手机变形，导致电路短路，短路时，电流很大，电能转化为内能，会发生起火，故B正确；
C. 手机在口袋里受热膨胀，膨胀不会导致起火，故C错误；
D. 口袋里温度最高与体温相同，远低于塑料的着火点，不可能导致手机塑料件燃烧，故D错误；
故选B。
2．关于家庭电路与安全用电，下列说法正确的是 （　　）
A．输电进户后，首先应接总开关，然后接电能表和保险装置
B．用试电笔辨别火线与零线时，手不能接触试电笔尾部金属体
C．家庭电路中空气开关跳闸，可能是由于用电器过多引起的
D．增加大功率的用电器时，只需换上足够粗的保险丝即可
【答案】C
【解析】
A．输电进户后，首先应接电能表，然后接总开关和保险装置，故A不正确；
B．用试电笔辨别火线与零线时，手要接触试电笔尾部金属体，故B不正确；
C．家庭电路中空气开关跳闸，可能是由于用电器过多，电流过大引起的，故C正确；
D．增加大功率的用电器时，必须考虑电能表、导线、保险丝等因素，不能一味的换较粗的保险丝，防止因电路中电流过大而烧坏电路，故D不正确。
故选C。
3．某同学家里的保险丝经常熔断，其中可能的原因是（ ）
A．用电器额定电压太小 B．用电器额定功率太小
C．保险丝额定电流太小 D．保险丝额定电流太大
【答案】C
【解析】
A. 用电器的额定电压太小，与家庭电路干路电流大小无关，故A不符合题意；
B. 用电器总功率太小，根据P＝UI可知，干路电流会很小，故B不符合题意； C. 保险丝额定电流太小，电压一定，在用电器正常工作时，根据P＝UI可知，干路电流就会超过保险丝的额定电流，使保险丝熔点，故C符合题意； D. 保险丝额定电流太大，电压一定，在用电器正常工作时，根据P＝UI可知，干路电流不会会超过保险丝的额定电流，使保险丝不会熔点，故D不符合题意；故选C。
4．如图是小雨家进户开关上漏电保护器的铭牌，以下关于该铭牌上数据的说法，正确的是（ ）
220 V 20 A 额定漏电动作电流 30 mA 额定漏电不动作电流 15 mA 漏电分断时间
A．漏电电流大于30 mA，保护器会在0.1 s内切断电源
B．漏电时间超过0.1 s时，保护器才能动作
C．漏电电流达到20 A，保护器才能起作用
D．只有当进户电压大于220 V时，保护器才能起作用
【答案】A
【解析】
A．当漏电电流达到３0 mA时，漏电保护器会在0.1 s内自动切断电路，故选项A符合题意；
B．当漏电电流值达到30 mA起，到漏电分断的时间不超过0.1 s，故选项B不合题意；
CD．当漏电电流达到30 mA，保护器即动作断开电源，保护器的工作与否，取决于电流的大小，与进户线的电压无关，故选项CD不合题意．
5．下列说法中正确的是（　　）
A．用打气筒给篮球打气，筒壁变热，其能量转化情况与内燃机的做功冲程相同
B．两个用细线悬挂的泡沫小球能够相互吸引说明两小球一定带有异种电荷
C．电流表在使用时，可以用导线直接连接电源正、负极
D．禁止用铜丝、铁丝等导线代替家庭电路中的保险丝
【答案】D
【解析】
A．用打气筒给篮球打气，筒壁变热，是摩擦力做功将机械能转化为内能，而内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能。故A错误；
B．两个用细线悬挂的泡沫小球能够相互吸引，可能一个带电，另一个不带电。故B错误；
C．电流表使用时须与用电器串联，不能用导线直接连接电源正、负极。故C错误；
D．保险丝材料是电阻率大、熔点低的铅锑合金，禁止用铜丝、铁丝等导线代替保险丝。故D正确。
故选D。
课堂小结：
1.家庭电路中电流过大的原因有两个：
一是电路发生短路，
二是电路中用电器的总功 率过大。
2.保险丝是用电阻比较大、熔点比较低的铅锑合金制作的。把保险丝或空气开关接在 电路中，可以保证电路中的电流过大时，自动切断电路，起到保险的作用。
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
第2节 家庭电路中电流过大的原因
1．用电器的总功率过大是家庭电路中电流过大的原因之一。
2．短路是家庭电路中电流过大的另一个原因。
3．保险丝
（1）材料：电阻率大，熔点低的铅锑合金。
（2）作用：电路中电流过大时，自动切断电路，起到保护作用。
（3）连接方式：串联。
【课后反思】
本节“家庭电路中电流过大的原因”是学生学习家庭电路第二节课，是学生理论联系实际能力的提升，对学生的安全用电和培养学生运用物理知识解决实际问题的能力是非常重要的。
　　 本节课的设计遵循“直观感知——操作确认——思辩论证”的认识过程，注重引导学生通过观察、操作交流、讨论、有条理的思考和推理等活动，让学生通过自主探索、合作交流，建立安全用电的良好习惯。
　　 本节课的设计注重训练学生准确表达物理语言、文字语言及图形语言，设计了提问、猜想、实验、论证等环节，能从易到难，由浅入深地强化知识的应用，有利于培养学生思维的广阔性与深刻性。

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