十九、探究電路十--家庭用電知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)導(dǎo)航家庭電路常見的家庭電路是由進(jìn)戶線、電能表、總開關(guān)、保險(xiǎn)裝置、用電器、導(dǎo)線等組成。進(jìn)戶線:連接戶外的供電電路的電線，通常有兩根，一根是火線，一根是零線。火線和零線之間的電壓是220V。地線不與外邊進(jìn)戶線相接，而是連接在住宅樓埋入大地的接地導(dǎo)體上。家庭電路中的三孔插座中的一個(gè)孔就是連接在地線上的。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:帶有金屬外殼的家用電器，其金屬外殼必須接地。過去我們會(huì)用熔絲(俗稱保險(xiǎn)絲)作為保險(xiǎn)裝置。當(dāng)家庭電路中電流過大時(shí)，熔絲會(huì)熔化，從而切斷電路，以確保用電安全。選用保險(xiǎn)絲時(shí)，應(yīng)該使它的額定電流等于或稍大于電路最大的正常工作電流。測電筆（1）作用：辨別火線和零線。（2）構(gòu)造：

（3）使用方法:用手接觸筆尾的金屬體、筆尖金屬體接觸被測電路。若氖管發(fā)光，則接觸的是火線，否則為零線。安全用電電是人們的好幫手，但若摸不準(zhǔn)它的脾氣，不注意用電安全，也可能會(huì)發(fā)生觸電事故。輕者被電擊，重者還會(huì)危及生命。觸電是怎么回事呢?通常所說的觸電，是指-定強(qiáng)度的電流流過人體所引起的傷害事故(圖1429)。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)1mA左右的電流通過人體時(shí)，會(huì)使人產(chǎn)生麻的感覺:超過10mA的電流就能使人感到巨痛，甚至神經(jīng)麻痹，呼吸困難，有生命危險(xiǎn);電流達(dá)到100mA時(shí)，3s就可使人窒息，心臟停止跳動(dòng)。觸電對(duì)人的生命是一種威脅。大量事實(shí)表明:不高于36V的電壓才是安全電壓。通常，家庭電路和動(dòng)力電路的電壓都超過了安全電壓值。家庭電路中的觸電事故，都是人體直接或間接接觸火線引起的。怎樣才能防止觸電，保證安全用電呢?首先，家庭電路的安裝應(yīng)當(dāng)符合安全用電的要求，同時(shí)，要注意不弄濕用電器，保護(hù)好用電器的絕緣體，不使它的火線裸露；對(duì)于有金屬外殼的家用電器，其外殼要接地；在戶外，不要靠近高壓帶電體。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人觸了電，你應(yīng)該怎么辦?首先，不能直接去碰觸電的人，否則施救者也會(huì)觸電(為什么)。應(yīng)當(dāng)趕快切斷電源，或者用干燥的木棍、竹竿將電線挑開，使被觸電的人迅速脫離電源。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，要首先切斷電源，絕不要帶電潑水救火。例題演練例題演練一．選擇題（共5小題）1．“從生活走向物理從物理走向社會(huì)”是我們學(xué)習(xí)物理的基本理念。根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，圖中關(guān)于家庭電路的說法正確的是（）A．三腳插座對(duì)應(yīng)用電器的三線插頭，插頭最左邊的那條導(dǎo)線與用電器的外殼相連 B．只要拿著試電筆接觸火線，其內(nèi)部的氖管就會(huì)發(fā)光 C．開關(guān)和燈泡的接法是錯(cuò)誤的 D．燈泡、兩腳插座串聯(lián)【解答】解：A、圖中的三腳插座對(duì)應(yīng)用電器的三線插頭，插頭最上面的那條導(dǎo)線與用電器的外殼相連，這樣可以防止因外殼漏電而發(fā)生觸電事故，故A錯(cuò)誤；B、只有測電筆使用正確（即手指接觸筆尾金屬體），測電筆接觸火線時(shí)，氖管才能發(fā)光，如果測電筆的使用方法不正確，則氖管不能發(fā)光，故B錯(cuò)誤；C、開關(guān)應(yīng)接在火線與燈泡之間，則圖中開關(guān)和燈泡的接法是錯(cuò)誤的，故C正確；D、家庭電路中各用電器在工作過程中互不影響，所以用電器、插座之間都是并聯(lián)連接的，故D錯(cuò)誤。故選：C。2．安全用電是同學(xué)們?nèi)粘Ｉ钪斜仨毦邆涞囊庾R(shí)。下列說法正確的是（）A．發(fā)生觸電事故時(shí)，應(yīng)盡快用手將觸電人拉開 B．正確使用試電筆時(shí)，手不能觸碰試電筆上的任何金屬體 C．發(fā)生觸電事故時(shí)，漏電保護(hù)器一定會(huì)自動(dòng)斷開 D．高壓輸電線路即使不接觸也會(huì)有危險(xiǎn)，應(yīng)該遠(yuǎn)離【解答】解：A、當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人觸電時(shí)，應(yīng)該立即采取的措施是使觸電人盡快與帶電體分離，不能用手拉觸電的人，否則自己也會(huì)觸電，故A錯(cuò)誤；B、使用試電筆時(shí)，手應(yīng)接觸筆尾金屬體，這樣才能辨別火線和零線，故B錯(cuò)誤；C、發(fā)生觸電事故時(shí)，漏電保護(hù)器不一定會(huì)自動(dòng)斷開，故C錯(cuò)誤；D、高壓輸電線路即使不接觸也會(huì)有危險(xiǎn)，應(yīng)該遠(yuǎn)離，故D正確。故選：D。3．如圖所示的四幅圖中，符合安全用電原則的是（）A．用濕布擦拭通電的電器 B．發(fā)生觸電時(shí)立即切斷電源 C．在電線上晾曬濕衣服 D．家用電器的金屬外殼未接地【解答】解：A、濕布屬于導(dǎo)體，通電電器屬于帶電體，用濕布擦拭時(shí)，有可能使電流通過水傳到人體上，使人體觸電，故A不符合題意；B、當(dāng)有人觸電時(shí)，應(yīng)盡快切斷電源或用絕緣干木棍挑開電線，讓觸電者盡快脫離開電源，故B符合題意；C、在電線上搭晾濕衣服，濕衣服是導(dǎo)體，當(dāng)把濕衣服晾在電線上時(shí)，一旦漏電，人接觸衣服時(shí)會(huì)發(fā)生融電事故，故C不符合題意；D、金屬外殼的電器的外殼未接地，金屬外殼用電器漏電時(shí)會(huì)發(fā)生觸電事故，故D不符合題意。故選：B。4．關(guān)于家庭電路和安全用電，下列選項(xiàng)中正確的是（）A．在未斷開電源的情況下更換燈泡 B．家用電器的金屬外殼不一定要接地 C．在插座板上可以同時(shí)使用多個(gè)大功率用電器 D．家庭電路中控制用電器的開關(guān)一定要接在火線上【解答】解：A、在未斷開電源開關(guān)的情況下更換燈泡，燈泡處仍帶電，容易發(fā)生觸電事故，故A錯(cuò)誤；B、將家用電器的金屬外殼接地，當(dāng)用電器漏電時(shí)，地線把人體短路，避免觸電事故的發(fā)生，故B錯(cuò)誤；C、家庭電路中各用電器是并聯(lián)的，一個(gè)插座上同時(shí)使用多個(gè)大功率用電器，會(huì)造成干路電流過大，容易引起火災(zāi)，故C錯(cuò)誤；D、在家庭電路中，應(yīng)將控制用電器的開關(guān)接在火線上，故D正確。故選：D。5．家庭電路和安全用電知識(shí)，是現(xiàn)代公民生活的必備知識(shí)，下列有關(guān)圖文說法正確的是（）A．甲站在干燥的木桌上，乙站在地上，則甲、乙都會(huì)觸電 B．圖中的家庭電路元件的連接順序是正確的 C．手握緊試電筆的金屬桿，接觸接火線的插孔，氖管才發(fā)光 D．當(dāng)人觸電時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷電源或用干木棒挑開電源線【解答】解：A、甲站在干燥的木桌上一只手接觸到火線，無法形成電流的通路，故不會(huì)發(fā)生觸電；乙站在地上一只手接觸到零線，零線與大地之間沒有電壓，因此沒有電流通過人體，不會(huì)發(fā)生觸電，故A錯(cuò)誤；B、電能表測量整個(gè)家庭消耗電能的多少，一定安裝在最前面；總開關(guān)控制整個(gè)電路，為了檢修電路的安全，要安裝在電能表的后面；電路中電流過大會(huì)熔斷保險(xiǎn)絲，為了保證更換保險(xiǎn)絲時(shí)的人身安全，保險(xiǎn)裝置安裝在總開關(guān)的后面，故B錯(cuò)誤；C、常用試電筆辨別火線和零線，使用試電筆時(shí)，手要接觸試電筆尾部的金屬體，不能接觸金屬筆桿，故C錯(cuò)誤；D、發(fā)生觸電事故時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷電源或用干木棒挑開電源線，故D正確。故選：D。二．作圖題（共6小題）6．（1）在圖1中只改動(dòng)一根導(dǎo)線，使兩燈并聯(lián)，電流表測量通過L2的電流。要求：在要改動(dòng)導(dǎo)線上劃“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫上正確的連線。然后在圖2方框內(nèi)畫出與修改后的電路對(duì)應(yīng)的電路圖（圖中燈泡標(biāo)上L1和L2）。（2）如圖3所示為插線板的示意圖，請按要求，用筆代替導(dǎo)線連接。要求：指示燈在開關(guān)斷開時(shí)不亮，插孔不能提供工作電壓；開關(guān)閉合時(shí)指示燈發(fā)光，插孔可以提供工作電壓；若指示燈損壞，開關(guān)閉合時(shí)插孔也能提供工作電壓；插線板與電源線接通?！窘獯稹拷猓河深}意可知，L1、L2并聯(lián)，電流表與L2串聯(lián)，則燈泡L1右端接線柱與燈泡L2左端接線柱連接錯(cuò)誤，將燈泡L1右端接線柱與燈泡L2右端接線柱連接即可，由此改接電路并畫出電路圖，如圖所示：（2）由題知，在開關(guān)閉合時(shí)指示燈發(fā)光，插孔可以提供工作電壓；如果指示燈損壞，開關(guān)閉合時(shí)插孔也能提供工作電壓，說明指示燈與插孔并聯(lián)，并且開關(guān)在干路上；這樣，火線連接開關(guān)后分開，一支路連接指示燈、電阻，另一支路連接兩孔插座的右孔；兩孔插座的左孔與指示燈和電阻的支路匯合后，再連接到零線上，如圖所示：7．如圖所示，家用插線板上的開關(guān)閉合時(shí)指示燈會(huì)發(fā)光，插孔能正常通電；如果指示燈損壞，開關(guān)閉合時(shí)插孔仍能正常通電。（1）根據(jù)以上要求，在圖乙中畫出插線板中開關(guān)、指示燈、插座和電源線的連接方式。（2）插線板連接的用電器越多，用電器同時(shí)工作時(shí)，連接插線板與家庭電路的導(dǎo)線中的電流就越大（選填“大”或“小”）。【解答】解：（1）插線板上的指示燈在開關(guān)閉合時(shí)會(huì)發(fā)光，插孔正常通電，說明開關(guān)同時(shí)控制燈泡和插座，燈泡和插座之間可能是串聯(lián)，也可能是并聯(lián)，如果兩者并聯(lián)，開關(guān)應(yīng)該在干路上；如果指示燈損壞，開關(guān)閉合時(shí)插孔也能正常通電。說明燈泡和插座之間是并聯(lián)的；開關(guān)接在燈泡、插座和火線之間控制火線使用更安全；三孔插座的左孔接零線，上孔接地線，如圖所示：；（2）家中的各用電器并聯(lián)連接，由于并聯(lián)電路中，干路電流等于各支路電流之和，插線板連接的用電器越多，用電器同時(shí)工作時(shí)，導(dǎo)線中的電流就越大。故答案為：（1）如上圖；（2）大。8．請用筆畫線，將圖中的調(diào)光臺(tái)燈、開關(guān)和插座按照安全用電的原則接入家庭電路中，要求：S1（旋轉(zhuǎn)開關(guān)）單獨(dú)控制臺(tái)燈，S2單獨(dú)控制插座?！窘獯稹拷猓簱?jù)題目可知，臺(tái)燈的亮度可以調(diào)節(jié)，此時(shí)變阻器必須與臺(tái)燈串聯(lián)，開關(guān)要接在用電器和火線之間；從安全用電的角度分析，S2為單獨(dú)三孔插座的開關(guān)，則S2應(yīng)與三孔插座串聯(lián)，三孔插座的接法：上孔接地線；左孔接零線；右孔接火線。如下圖：9．如圖甲為帶開關(guān)的五孔插座，開關(guān)能同時(shí)控制兩個(gè)插座，請將圖乙中的插座正確連入家庭電路?！窘獯稹拷猓洪_關(guān)能同時(shí)控制兩個(gè)插座，說明開關(guān)要接在干路上，并且開關(guān)接火線，由圖可以看出，根據(jù)安全用電的原則，只需要將兩孔插座和三孔插座的右孔與開關(guān)連接即可，如圖所示：10．如圖甲是一個(gè)帶開關(guān)和指示燈（連有限流電阻的發(fā)光二極管）的三孔插座。小明發(fā)現(xiàn)當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)指示燈不發(fā)光，插孔也不能提供工作電壓，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)指示燈發(fā)光，插孔可以提供工作電壓；如果指示燈損壞，開關(guān)閉合時(shí)插孔也能提供工作電壓。請?jiān)趫D乙中畫出插座中的開關(guān)、指示燈和插孔的連接方式?！窘獯稹拷猓翰寰€板上的指示燈在開關(guān)閉合時(shí)會(huì)發(fā)光，插孔正常通電，說明開關(guān)同時(shí)控制燈泡和插座，燈泡和插座之間可能是串聯(lián)，也可能是并聯(lián)，如果兩者并聯(lián)，開關(guān)應(yīng)該在干路上；如果指示燈損壞，開關(guān)閉合時(shí)插孔也能正常通電，說明燈泡和插座之間是并聯(lián)的，開關(guān)接在燈泡、插座和火線之間控制火線使用更安全。如圖所示：11．小明家正在進(jìn)行新房裝修，需要安裝一盞在一樓和二樓都能控制的樓梯燈，且有一個(gè)USB插孔他設(shè)計(jì)了如圖所示的電路。請把燈和USB接口正確接入電路。【解答】解：根據(jù)題意可知，燈和USB接口并聯(lián)在電路中，為了用電的安全，開關(guān)應(yīng)接在火線和用電器之間，如圖：三．實(shí)驗(yàn)探究題（共2小題）12．家庭電路中，當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，電工師傅常用一只額定電壓為220V的燈泡L0（檢驗(yàn)燈泡），放在保險(xiǎn)絲位置上，并且斷開保險(xiǎn)絲，來檢查家庭電路中每個(gè)支路的情況，如圖所示，當(dāng)S閉合時(shí)，再逐一閉合S1、S2、S3（每次只閉合其中的一個(gè)開關(guān)）時(shí)，可能出現(xiàn)下列幾種現(xiàn)象，請你根據(jù)所提供的現(xiàn)象判斷電路的狀況（選填：“短路”、“斷路”或“正常”）：（1）L0不亮，說明該支路斷路。（2）L0正常發(fā)光，說明該支路短路。（3）L0發(fā)光呈暗紅色，說明該支路正常。（4）家庭電路中所有用電器都工作時(shí)，總電阻最小（填最大或最?。??！窘獯稹拷猓海?）當(dāng)L0不亮?xí)r，說明電路是斷路狀態(tài)。（2）當(dāng)L0正常發(fā)光時(shí)，說明L0得到了220V的電壓，則該支路發(fā)生了短路。（3）L0發(fā)光呈暗紅色時(shí)，說明L0與L3是串聯(lián)的，兩個(gè)燈分得的電壓都小于220V，故不能正常發(fā)光，反而說明L3是正常的。（4）在家庭電路中，所有用電器同時(shí)工作時(shí)，總電流最大，由R＝可知，此時(shí)總電阻最小。故答案為：（1）斷路；（2）短路；（3）正常；（4）最小。13．小明家新買了一臺(tái)多功能LED臺(tái)燈，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示。S1是控制LED燈的開關(guān)，USB接口可以給手機(jī)充電。小明發(fā)現(xiàn)即使S1斷開，USB接口也能正常使用。安全開關(guān)S2位于臺(tái)燈底部的前端，當(dāng)臺(tái)燈傾斜，S2離開桌面時(shí)，它會(huì)自動(dòng)斷開，切斷臺(tái)燈的電源。（1）根據(jù)以上信息，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的電路元件接入電路（假設(shè)把火線和零線分別看作電源的兩極）。（2）小明對(duì)開關(guān)S2很感興趣，并開始研究其功能。它將臺(tái)燈點(diǎn)亮，并保持支架和燈頭的夾角不變，試著向后調(diào)整支架的位置，當(dāng)達(dá)到圖丙所示的位置時(shí)，臺(tái)燈雖未傾倒但底座前端剛好翹起，此時(shí)S2斷開，臺(tái)燈熄火。如果把臺(tái)燈看做是杠桿，此時(shí)恰好平衡，則動(dòng)力臂大于（填“大于”、“等于”或“小于”）阻力臂，屬于省力杠桿（填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”）。接下來，小明向固定在底座上的筆筒中放入一支鉛筆，這時(shí)臺(tái)燈底座重新落回桌面，S2閉合臺(tái)燈亮起。當(dāng)他再從筆筒中取出這只筆時(shí)，臺(tái)燈底座前端翹起，再次熄滅。（3）小明設(shè)想：如果利用安全開關(guān)S2制作一個(gè)在手機(jī)充電時(shí)可以自動(dòng)斷電的控制裝置，這樣就可以避免因夜間手機(jī)充電時(shí)間過長而帶來的安全隱患。經(jīng)過思考小明只借助了濕巾和少量的水便設(shè)計(jì)出了一個(gè)簡易的裝置。以下是小明給的設(shè)計(jì)方案，請將其補(bǔ)充完整。①抽取一張濕巾放進(jìn)空筆筒中，并把手機(jī)數(shù)據(jù)線插入臺(tái)燈底座的USB接口，手機(jī)開始充電。②慢慢向后調(diào)節(jié)支架，同時(shí)觀察手機(jī)充電的情況，直至手機(jī)剛好停止充電。③保持支架和燈頭的位置不變，向筆筒中倒入適量的水，使開關(guān)S2閉合。一段時(shí)間后，臺(tái)燈底座前端自動(dòng)翹起，開關(guān)S2切斷電路。請解釋臺(tái)燈底座前端自動(dòng)翹起的原因：將筆筒加入適量水，當(dāng)水蒸發(fā)后，其重力減小，根據(jù)杠桿的平衡條件，當(dāng)動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積大于阻力與阻力臂的乘積，底座前端自動(dòng)翹起。④在不改變支架和燈頭位置的前提下，若要縮短充電時(shí)間，可采用的方法減少筆筒中水的質(zhì)量?！窘獯稹拷猓海?）S1是控制LED燈的開關(guān)所以S1與IED燈串聯(lián)；S1斷開，USB接口也能正常使用，說明LED燈與USB接口并聯(lián)；S2斷開，切斷臺(tái)燈的電源，所以S2在干路上，由此連接電路如圖所示：（2）由圖丙知，支點(diǎn)在O處，作出動(dòng)力G1和阻力G2的力臂，如圖所示：由圖知，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿；（3）將筆筒中放入紙巾，加入適量水，放在底座上，當(dāng)水蒸發(fā)后，其重力減小，根據(jù)杠桿的平衡條件，當(dāng)動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積大于阻力與阻力臂的乘積時(shí)杠桿失去平衡，如果充電時(shí)間與水蒸發(fā)時(shí)間相同時(shí)，底座前端剛好翹起，此時(shí)S2斷開，切斷臺(tái)燈的電源。若筆筒中水的質(zhì)量越少，水蒸發(fā)時(shí)間短，臺(tái)燈失去平衡的時(shí)間越短，即充電時(shí)間越短。設(shè)計(jì)方案：①抽取一張濕巾放進(jìn)空筆筒中，并把手機(jī)數(shù)據(jù)線插入臺(tái)燈底座的USB接口，手機(jī)開始充電。②慢慢向后調(diào)節(jié)支架，同時(shí)觀察手機(jī)充電的情況，直至手機(jī)剛好停止充電。③將筆筒加入適量水，當(dāng)水蒸發(fā)后，其重力減小，根據(jù)杠桿的平衡條件，當(dāng)動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積大于阻力與阻力臂的乘積，底座前端自動(dòng)翹起；④一段時(shí)間后，臺(tái)燈底座前端自動(dòng)翹起，開關(guān)S2切斷電路。在不改變支架和燈頭位置的前提下，若要縮短充電時(shí)間，可采用的方法是：減少筆筒中水的質(zhì)量。故答案為：（1）見上圖；（2）大于；省力；（3）②停止充電；③將筆筒加入適量水，當(dāng)水蒸發(fā)后，其重力減小，根據(jù)杠桿的平衡條件，當(dāng)動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積大于阻力與阻力臂的乘積，底座前端自動(dòng)翹起；④減少筆筒中水的質(zhì)量。四．綜合能力題（共1小題）14．閱讀材料，回答問題.插座改革開放初期，大量各類外國電器產(chǎn)品涌入中國，市場需要一種可兼容多個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)插頭的插座，萬用孔插座在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。萬用孔插座的三相插孔與兩相插孔合在一起，有3個(gè)孔，如圖1所示，既能插三相插頭又能插兩相插頭，既能插圓插頭又能插扁插頭，由于其方便易用，一孔多用，適合不同國家標(biāo)準(zhǔn)的插頭，在市民家中使用較為廣泛。萬用孔插座是老國標(biāo)插座，此類插座因插孔較大，插座接片與電器插頭接觸面積過小，容易使插拔力過松、接觸片過熱，從而造成火災(zāi)事故的隱患這類插座的電源線一端往往是兩相插頭，沒有接地線。在2012年6月1日，國