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19.2　家庭电路的基本组成
1.物理观念：认识家庭电路的基本组成及各部分的功能与作用。
2.科学思维：通过探讨熔断器、断路器、保护线等装置对电路和人体的保护作用，分析测电笔的工作原理，发展科学推理能力。
3.科学探究：通过观察铅锑合金丝熔断的实验现象，解释其材料特性，培养基于证据作出解释的能力。
4.科学态度与责任：经历家庭电路基本组成的学习过程，提高在生产生活中应用物理知识的认识，强化安全用电的意识。
1.教学重点：电流过大的防护；家庭电路的基本组成及作用。
2.教学难点：辨别相线与中性线；保护线的作用。
小雨家新买了一套商品房，爸爸妈妈准备利用暑假期间装修一番。装修前电工师傅画了一个电路图，如图所示是该电路图的一部分。
［提问］电工师傅安装电路时，怎样防范触电事故的发生？怎样辨别进户的相线和中性线？家庭电路中有哪些基本组成部分？每个元件在电路中分别起到什么作用？
　任务一　认识电流过大的防护
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［过渡］家庭电路中，电流过大可能引发导线发热、火灾，因此必须设置专门的防护装置。我们先了解这些防护装置的作用与原理。 ［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。移动滑动变阻器的滑片，当电阻减小时，电流增大，观察铅锑合金丝和铜丝是否熔断。 ［提问］前面我们学过电热的知识，有谁能解释一下，为什么铅锑合金丝熔断了，而铜丝却没有吗？ ［小结］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）。 ［提问］能不能用钢丝或铁丝代替保险丝？ ［提问］每种规格的保险丝都有它的额定电流，我们在选用或购买保险丝时要根据电路中的电流大小适当地选购。如果家庭电路中电能表的额定电流为10A，应选择额定电流为多少的保险丝？若选择额定电流为15A的保险丝，会有什么风险？ ［提问］熔断器被广泛应用于高低压配电系统、控制系统以及用电设备中。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。如图所示的是一种常见的低压断路器，又称空气开关。你知道它是利用什么原理实现防护的吗？ ［追问］与保险丝相比，低压断路器有什么优势？家庭电路中，低压断路器通常安装在什么位置？ ［观察实验并回答］铅锑合金丝会熔断，而铜丝不会熔断。 ［回答］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。将它们串联在同一电路中，当电流过大时，根据焦耳定律，铅锑合金丝产生的热量更多，铅锑合金丝由于温度升高达到熔点而熔断。 ［回答］不能，保险丝应该用电阻大，熔点低的材料。 ［回答］应选择额定电流为10A的保险丝；选择额定电流为15A的保险丝，当电流超过10A时，保险丝不熔断，而电流过大会损坏电能表，甚至引发火灾。 ［思考讨论并回答］空气开关与老式的保险丝不同，它被附加在总开关上，利用了电流的磁效应，当电流过大时，开关会自动断开，切断电路（俗称跳闸），找出原因把问题解决后，用手重新闭合开关就可以了，不需要再更换保险丝。 ［交流并回答］低压断路器的优势是可重复使用，无需频繁更换；跳闸后能通过开关状态直观判断电路异常。安装在总开关之后，确保所有用电器的电流都经过防护装置。
　任务二　学习相线和中性线的辨别
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［过渡］家庭电路的进户线包含相线和中性线，两者电压不同，必须准确辨别，否则易引发触电，测电笔是常用的辨别工具。 ［提问］测电笔由哪些部分组成？正确使用测电笔的步骤是什么？ ［提问］用测电笔检测家庭插座的两个孔，若检测左孔时氖管不发光，检测右孔时氖管发光，说明左孔、右孔分别对应什么线？为什么会出现这种现象？ ［追问］若使用测电笔时，手未接触金属笔卡，即使笔尖接触相线，氖管也不发光，为什么？ ［讲解］另一种常见的测电笔形状如螺丝刀，使用时要用指尖抵住上端的金属帽，如图。其他常见的测电笔还有LED彩光测电笔、数显式测电笔等。用这些测电笔辨别相线时，同样需要注意安全，手指切不可接触笔尖处的金属部分。 ［想想议议］引导学生思考教材P136想想议议：如何将电灯和开关接入家庭电路中？ ［小结］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。 ［相互讨论并回答］测电笔由笔尖金属体、电阻器、氖管、笔尾金属笔卡等组成。正确使用步骤：手接触笔尾金属体，笔尖接触被测电线，观察氖管是否发光，发光则表示接触的是相线，不发光则为中性线。 ［讨论并回答］左孔是中性线，右孔是相线；检测右孔时，相线与大地之间有220V电压，电流经笔尖→电阻器→氖管→笔尾金属笔卡→人体→大地，氖管发光；左孔是中性线，与大地间无电压，无电流，氖管不发光。 ［回答］手未接触笔尾金属笔卡，“相线→测电笔→人体→大地”的通路断裂，无电流通过氖管，因此氖管不发光。 ［回答］
　任务三　认识保护线和漏电保护器的作用
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［过渡］家庭电路中有两孔插座，也有三孔插座，请列举使用两孔插座和三孔插座的用电器，并总结使用两孔插座和三孔插座的用电器的特点。 ［提问］家用电器的三脚插头和三孔插座是对应的。三孔插座，其中两个孔分别接相线和中性线，另外一个孔是与大地相连接的，也就是接在保护线上。将三脚插头接到三孔插座上时，左右两个脚接用电部分，中间上端那个最长的脚接的是什么呢？ ［追问］当用电器外壳漏电时，如火线绝缘层破损，接触外壳，保护线如何起到防护作用？与相线、中性线相比，保护线的核心作用是什么？ ［提问］某同学的爸爸将洗衣机的三脚插头改成两脚插头使用（去掉保护线插脚），这种做法是否安全？为什么？ ［提问］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。漏电保护器与保护线的防护方式不同，它是如何检测电路漏电并保护的？ ［小结］漏电保护器本质上是一种具备特殊保护功能的电路开关装置。当线路中出现以下异常情况时，它会立即触发断电保护： 1.设备漏电：用电器内部相线绝缘皮损坏或失去绝缘性能，导致电流异常泄漏，漏电保护器通过检测电流失衡自动切断电路。 2.人体触电：若人体误触带电导体（如相线），电流经过人体流入大地，漏电保护器会在极短时间内（通常≤0.1s）断开电源，避免触电伤害。 ［讨论并回答］使用两孔插座的用电器一般功率较小，有塑料外壳，比如台灯、风扇、电视机等；使用三孔插座的用电器一般功率较大，多有金属外壳，如电饭煲、冰箱、洗衣机等。 ［回答］三脚插头中间左端最长插脚连接保护线（地线）；另一端连接用电器的金属外壳。 ［相互讨论并回答］用电器外壳漏电时，电流会优先通过电阻极小的保护线导入大地，而非电阻较大的人体，因此人体接触外壳时无电流通过，避免触电；保护线的核心作用是导流漏电，而非切断电路。 ［讨论并回答］不安全；去掉保护线后，外壳漏电时无导流通路，电流会通过人体导入大地，引发触电。 ［阅读教材并回答］正常电路中，流过相线与中性线的电流相等（I相线=I中性线）；漏电时，部分电流经漏电处（如人体、地线）流失，I相线＞I中性线，漏电保护器检测到差异后立即切断电路。
　任务四　认识家庭电路的基本组成
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［过渡］通过前面的学习，我们已经了解到怎样解决家庭电路中电流过大的问题，以及如何避免家庭电路中的触电事故。 ［提问］请根据家庭用电的实际情况，综合考虑用电安全等各方面因素，想一想：家庭电路应该有哪些基本组成部分？ ［追问］完整的家庭电路从进户线开始，各组成部分的连接顺序是什么？为什么要按照这个顺序连接？ ［追问］家庭电路中，用电器（如灯泡）与插座之间是串联还是并联？为什么？若用电器串联，会出现什么问题？ ［追问］结合家庭电路组成，分析更换灯泡时，为什么要先断开总开关？这体现了家庭电路组成中总开关的什么作用？ ［讲解］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。 ［想想议议］思考教材P139想想议议：说一说图中设计了几条分支回路？每条分支回路的主要用途有哪些？ ［回答］家庭电路是由进户线、电能表、总开关（含保险装置）、插座、用电器、导线等组成。 ［回答］连接顺序是进户线→电能表→总开关（含保险装置）→用电器或插座；电能表在最前是为了计量家庭所有用电量（避免绕过电能表用电）；总开关在电能表后，是为了检修时能切断整个电路，避免带电操作。 ［相互讨论并回答］用电器与插座并联；因为并联电路中各支路电压相等（均为220V），且支路间互不影响（关闭一个用电器，不影响其他用电器和插座）；若串联，各用电器两端电压之和等于220V，每个用电器两端电压不足，无法正常工作。 ［讨论并回答］断开总开关后，整个电路与进户线断开连接，灯泡不带电，更换时不会触电；体现总开关控制电路通断，便于安全检修的作用。 ［讨论并回答］三条分支回路。将照明与插座分为两条分支回路；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。每条分支回路都有专门的开关控制通断，例如，在照明分支回路采用了空气开关，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。
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［任务］请以小组为单位，用思维导图总结本节课核心知识。 ［总结］通过这节课我们认识了家庭电路的组成顺序、各部分的作用，知道了电路中的防护装置的位置及其工作原理，会使用测电笔辨析相线与中性线，会利用测电笔辨别电路故障。通过本节的学习，我们全面掌握了更多的安全用电知识。 ［小组合作］总结本节课知识，绘制思维导图。
第2节　家庭电路的基本组成
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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