資源簡介

第29講 家庭電路
29.1學習提要
29.1.1 安全用電
1. 家庭電路的組成
家庭照明和家用電器的電能是通過電網從發電廠輸送來的。
如圖29 - 1所示，輸電線進戶后首先接到電能表上，電能表用來顯示所消耗的電能。
圖29-1
接下來是全戶用電的總開關。當家庭電路需修理時，必須斷開總開關，這時室內的全部電路與外面的輸電線分離，可以保證施工人員的安全。
總開關后面是保險裝置。常用的保險裝置是熔絲，裝在保險盒內。電流過大時，熔絲會熔化，切斷電路，所以對用電器能夠起到保護作用。現在新型的保險裝置是附加在總開關上的。 這種電鍵通常叫做空氣開關。當電路中的電流過大時，保險裝置會使開關自動斷開，切斷電路，俗稱跳閘。在找出電流過大的原因并把問題解決之后，用手重新閉合開關就可以了。
在電能表、總開關、保險裝置之后就可以連接電燈了。電路中還連接著各個房間的插座， 家用電器接在插座上。
2. 火線和零線
進戶線的兩條輸電線中，一條叫做零線，另一條叫做相線，俗稱火線。
用測電筆可以判斷哪條是火線。
（1）測電筆的構造：由筆尖金屬體、電阻、氖管、彈簧、筆尾金屬體組成如圖29-2(a)所示。
（2）測電筆的使用方法（以螺絲刀式為例）：如圖29 -2(b)和(c)所示，用手指接觸筆尾金屬體，用筆尖金屬體接觸所要辨別的電線。如果測電筆的氖管發光，說明接觸的是火線；氖管不發光，說明接觸的是零線。
圖 29 – 2 圖29 - 3
3. 熔絲
熔絲俗稱保險絲。當電路中電流過大容易造成危害時，由熔點低、電阻大的鉛銻合金制成的熔絲能自動熔斷，切斷電路，從而對電路起到保護作用。
4. 家用電器的連接
各家用電器之間是并聯的，插座與用電器也是并聯。
5. 三線插頭
洗衣機、電冰箱等用電器的電源插頭有三條線，如圖29 - 3所示，其中一條接火線（通常標有L字樣），一條接零線（標著N），第三條標著E，它有何作用呢？
原來，插頭上標著E的導線和用電器的金屬外殼相連，插座上相應的導線和室外的大地相連。萬一用電器的外殼和電源火線之間的絕緣損壞，使外殼帶電，電流就會流人大地，不致對人造成傷害。
6. 漏電保護器
在新建的樓房里，連接各戶的總開關上大多裝有漏電保護器，如圖29 - 4所示。正常情況下，用電器通過火線、零線和供電系統中的電源構成閉合電路，不應該有電流直接流人大地。 但是，如果站在地上的人不小心接觸了火線，電流經過人體流人大地，這時總開關上的漏電保護器就要起作用了，它會迅速切斷電流，對人體起到保護作用。
圖29 - 4
7. 兩種類型的觸電
人體是導體。當人體成為閉合電路的一部分時，就會有電流通過，如果電流達到一定大 小，就會發生觸電事故。
如圖29 - 5(a)所示，假如人的一只手接觸火線，另一只手接觸零線，人體、導線和電網中的供電設備就構成了閉合回路，電流流過人體，發生觸電事故。
如圖29-5(b)所示，假如人的一只手接觸火線，另一只手雖然沒有接觸零線，但是由于站在地上，導線、人體、大地和電網中的供電設備同樣構成了閉合回路，電流同樣會流過人體，發生觸電事故。
圖29 - 5
29.1.2 電能的輸送
遠距離輸電采用高壓輸電，可以在遠距離輸電時減少由于電流的熱效應造成的電能損耗。由焦耳定律Q = I2Rt可知，導線發熱損耗的能量跟電阻及電流平方的乘積成正比。輸電導線的電阻一般是確定的，損耗功率等于輸出電壓和輸出電流的乘積，即：P =UI，所以要減少輸出電流，只能升高輸出電壓。
29.2難點釋疑
29.2.1 發生觸電事故的原因
人體觸電的根本原因，是因為有較大的電流通過人體。不高于24 V的電壓對于人體是安全的，稱之為安全電壓。
29.2.2測電筆發光的原因
火線與地面間有220 V電壓，測電筆和火線接觸時，人體和測電筆連通了火線和大地，有電流產生，所以氖管發光。由于測電筆中電阻的阻值很大，約100萬歐，所以電流很小，不會傷害人體。但使用測電筆時，手指千萬不要碰到筆尖。
29.2.3家用電器金屬外殼接地的必要性
如果導線的絕緣層磨損，使得家用電器金屬外殼與火線接觸，那么人體碰到家用電器的外殼就等于直接接觸火線，會有觸電的危險。家用電器金屬外殼接地以后，人體這個“用電器”， 就因接地的導線而“短路”，這樣電流不致對人體產生傷害了。
29.2.4保險絲的粗細與允i午通過電流的關系
保險絲越粗，其電阻越小，使保險絲達到熔斷溫度所需的電流就越大，所以允許通過的電流就會越大。故保險絲的規格是通過它的粗細來確定的。
29.3 例題解析
29.3.1電鍵接人電路的方法
例1 用電器的電鍵應該接在火線和用電器之間還是零線和用電器之間？為什么？
【點撥】 火線與大地間的電壓是220 V，零線與大地間的電壓是0 V。
【解析】 用電器的電鍵是可以控制用電器與電路的連通情況。電鍵斷開后，要保證用電器與電源斷開。所以，用電器的電鍵應該接在火線和用電器之間。
【答案】 用電器的電鍵應該接在火線和用電器之間。否則，電鍵斷開后，用電器還與火線保持連接，這樣人觸摸到用電器就容易發生危險。
【反思】 解答本題要明白電鍵的作用及火線與零線的持點。
29.3.2 家庭電路中接入大功率用電器時，電燈亮暗變化的原因
例2 冬天，李明同學插上電熱取暖器的插頭后發現室內電燈變暗了。他用電壓表測量供電電壓，結果是不接取暖器時的電壓是210 V，接上標有“220 V 1 000 W”的電熱取暖器后電壓降為200 V，通過計算可以知道，供電電路中的電阻約為________ 。
【點撥】 電路在取暖器不接人電路時供電電壓較大，在取暖器接入電路時供電電壓較小，說明供電電路的電阻不能忽略畫出等效電路如圖29 - 6所示.通過取暖器的電流較大，即干路電流較大,R兩端的電壓不能忽略。
圖29-6
【解析】 取暖器的電阻
接上取暖器，等效電路是線路電阻Rx與R串聯，電路中電流，，解得Rx=1.2（ ）。
供電電路中的電阻為2Rx=2.4 。
【答案】 供電電路中的電阻為2Rx=2.4 。
【反思】 實際電路中，供電線路的電阻是；能忽略的，供電線越長，電阻越大，對電路的影響也越大，電路中電流的變化也越大，所以遠距離輸電時，要考慮輸電線電阻對電路的影響。
29.3.3 用電高峰時日光燈無法啟動的現象
例3 在晚間用電高峰吋，某些地區的家庭電路用戶得到的電壓明顯低于220 V，因而造 成白熾燈昏暗,冇些日光燈甚至無法啟動。這是為什么？怎樣才能有效改善這種現象？
【點撥】 實際的輸電線路都是存在一定電阻的，為便于分析，可以將兩條輸電線的電阻等效為Rx，如圖29-7所示。其中U1為發電機或變電站向用戶輸出的電壓220 V，U2為用戶用電器兩端的實際電壓。
圖29-7
【解析】 當接入電路的用電器較少時，用電器消耗的電功率也較少。據P=IU2可知，電路中的電流較小，因而由歐姆定律可得Ux=IRx，即每根導線上分得的電壓也很小，因為用電器和導線（電阻Rx）構成串聯電路，故有U1=U2+2Ux，通常情況下，接入電路中的用電器較少，通過導線中的電流較小，且導線的電阻Rx很小，故Ux≈0，因此U1≈U2。
當進人用電高峰時，即圖29-7中接人電路的燈泡增多,致使電路中電流增大，從而輸電 線所分得的電壓值明顯增大而不能忽略,這時將表現為U1>U2，即用戶得到的電壓（用電器兩端的電壓)明顯低于220 V。
要想改善這種現象，就必須設法降低Ux的數值。據歐姆定律可知：Ux=IRx，因此減小Ux的主要方法是減小輸電線的電阻；具體的做法是選用導電性能更好的材料制成輸電導線， 或增大輸電線的橫截面積。
【答案】 當進人用電高嶺時，電路中電流增大，從而輸電線所分得的電壓值明顯增大.用 戶得到的電壓明顯低于220 V。要想改善這種現象，可減小輸電電線電阻。
【反思】 輸電線上損耗的電壓在總電琉小時可忽略，總電流比較大時則不能忽略。
5.4 強化訓練
A卷
任何一個家用電器的通斷都________影響其他家用電器，因此家用電器要并聯接入電路中，控制電流通斷的電鍵應該和被控制的家用電器________聯，起到及時________或__________電路的作用。
家庭電路兩根電源線，一根叫零線，在_______下，零線和大地之間的電壓接近_______V；另一根叫火線，火線和零線之間有________V的電壓，火線和地線之間也有約_______V的電壓。
為了測量用戶在一定時間內消耗的電能，在家庭電路的_______路上應安裝_____表。
安裝家庭電路時，從進戶線到用電器之間應有總開關、電能表和保險盒，它們的排列順序是_______、_______、_______。
在遠距離輸送電能時，若輸電功率不變，輸電線的電阻不變，為了減小輸電線路上的電能損失，從發電站出發，必須經過變壓器把________升高，從而減小輸電線的______，達到減小輸電線路上電能損失的目的。
以下關于安全用電的敘述中正確的是（ ）
因為人是導體，因此不論人觸到家庭電路的那條線上都會觸電身亡
電流對人體的危險跟電流的大小和觸電時間的長短無關
任何大小的電壓加在人體上都會造成觸電
無論家庭電路、動力電路，人一旦觸電就可能有危險
家庭電路中的用電器正常工作，把臺燈插頭插人插座時，用電器突然全部停止工作，說明電路中（ ）
插頭處斷路 B、插頭處短路
C、臺燈燈絲斷路 D、其他用電器斷路
正確安裝三孔插座時,接地線應該是（ ）
左孔 B、右孔 C、上孔 D、外殼
關于安全用電，下列說法中正確的是（ ）
為了安全，所用的保險絲越粗越好
使用測電筆時，絕不能用手接觸筆尾金屬體
螺絲口燈座的螺旋套應接在火線上
電燈開關必須串接在火線上
電冰箱啟動時，與電冰箱并聯的臺燈變暗，關于這一現象，下列說法中不正確的是（ ）
進戶線中電流變大
線路中電阻變大
線路中熱損耗變大
燈泡兩端電壓變小
圖29-8所示為小剛所連的兩盞白熾燈和兩個插座的電路圖.通電后發現不能正常工作，下面幾個措施中，可能引起危險的是（ ）
圖29-8
拆掉燈丙，兩條導線連在一起 B、拆掉插座甲，兩條導線連一起
C、拆掉電鍵S3，兩條導線連在一起 D、拆掉電鍵民，兩條導線連在一起
高壓輸電線路的鐵塔頂端有一條（或兩條）比下面輸電線細的金屬線，如圖29-9所示，他的作用是（ ）
圖29-9
加強鐵塔的穩定性 B、傳輸零線的電流
C、防雷電，起到避雷針的作用 D、作為備用線，供輸電線斷開時應急使用
小紅家的家庭電路進戶電鍵上安裝著漏電保器，上面寫著圖29-10中的一些數據，在以下幾種說法中，正確的是（ ）
圖29-10
漏電電流不小于30mA，保護器會在0.1秒之內切斷電源
漏電持續時間超過0.1s時，保護器才能動作
當漏電電流達到15 mA時，保護器能起到作用
只有當進戶電壓大于220V，才能起保護作用
一間教室里，有六盞燈、一個插座，三個電鍵各控制兩盞燈，這些電燈、插座、電鍵應該如何連接？請畫出電路圖。
如果用鐵絲代替家庭電路中的保險絲，在什么情況下，可能出現什么危險？寫出一種可能的危險，并說明會產生危險的理由。
—臺發電機的輸出電壓是220 V，輸出功率55 kW，如果用電阻為0. 5 的導線輸送電能， 導線上消耗的功率是多少瓦？
用10 kV的電壓輸送1 000 kW的電功率，輸電線上損失的電功率是40 kW，若改用20 kV的電壓輸電，輸電線上損失的電功率將是多少？
從某發電廠向用戶輸送電能，如果輸送功率為1 000 kV，輸電線的電阻為20 ，當輸出電壓是10 kV時，輸電線上損失的功率是多少？當改用20 kV的電壓輸電時，輸電線上損失的功率又是多少？根據你的計算結果，可以得出什么結論？
B卷
保險絲是用電阻率較 、熔點較 的合金線制成的。當電路中有過大的時，能產生足夠的熱量，而迅速 ，才能起到 電路的作用。
家庭電路中的兩根線，一根叫 線，一根叫 線，電鍵的作用是 。保險絲的作用是 。
3、要使電路中的用電器不再有電流通過，并且保證人身安全，根本的方法是切斷 線和用電器的連接。保險絲和電鍵在電路中的作用的共同之處是在必要的時候切斷電路，因此都要接在 線上。
如圖29 - 11所示的家庭電路中，可判斷出電路中的 是火線， 是零線(選填“AB”或“CD”）。
圖29-11
在使用測電筆時，電流 人體。筆里的電阻起的作用是 ，因此它的阻值一定 。（選填“很大”或“很小”)。
6、下列現象中存在安全隱患的是 （ ）
A、洗衣機的外殼沒有接地 B、換燈泡前先拉斷閘刀
C、電視機的插座不是三孔的 D、用遙控器調節電視頻道
7、當發現有人觸電時,下列做法中正確的是 （ ）
A、立即用剪刀剪斷電線 B、立即用手將觸電的人拉開
C、立即切斷電源或用干燥的木棍將電線挑開 D、立即撥打電話110報警
8、家庭電路中的保險絲燒斷了，下列做法中正確的是 （ ）
A、用銅絲代換
B、為了保險，選擇盡量粗的保險絲代換
C、選擇額定電流稍小于電路中最大正常工作電流的保險絲代換
D、選擇額定電流等于或稍大于電路中最大正常工作電流的保險絲代換
9、圖29-12給出了小明設計的樓梯照明電燈的四種控制電路，其中S1、S2分別為樓上和樓下的電鍵(都是單刀雙擲電鍵）。要求撥動其中任一電鍵，都能改變電燈原來的發光或熄滅狀態。在實際應用中最好的方案是 ( )
圖 29- 12
10、小剛家中的幾盞電燈突然全部熄滅了，檢查保險絲發現并未燒斷，用測電筆測試各處電路
時，氖管都發光。他對故障作了下列四種判斷，其中正確的是 （ ）
A、燈泡全部都燒壞 B、進戶零線斷路
C、室內線路發生短路 D、進戶火線斷路
11、家中保險絲熔斷了,其原因可能是 （ ）
A、電鍵接觸不良 B、電鍵中的兩個接頭短路了
C、插頭跟插座的接觸不良 D、電路中使用了功率過大的用電器
12、家庭電路中，自動空氣電鍵的主要作用是 （ ）
A、保證電路的電壓不變 B、保證電路的電流不變
C、保證用電器的功率不變 D、在電路發生短路時，自動切斷電路
13、安裝家庭電路時，符合安全用電的安裝方法是 （ ）
A、電鍵一頭跟電燈連接，另一頭必須接在零線上
B、螺絲口燈座的螺線套接在火線上和接在零線上都一擇
C、大功率用電器的插座，在連通的火線和零線上都接一根保險絲是為了更安全
D、三孔插座一定帶兩根保險絲，這樣做是為了用電器工作時外殼不會帶電
14、采用髙壓輸電的目的是 （ ）
A、根據歐姆定律，電壓越高，輸送的電流越大，輸送的電能越多
B、由于家庭電路的電壓低，因此不能采用高壓輸電
C、輸電電壓提高10倍后，在線路上電能的損失減少到原來的百分之一
D、輸電電壓提高10倍后，在線路上電能的損失減少到原來的十分之一
15、在某電路中，需要臨時接人一只大功率用電器的插座，為安全起見，同時也將保險絲接人
電路，如囝29-13'所示，正確的接法應該是 （ ）
圖29-13
16、圖29 -14所示為一個三孔插座，其中有一個插孔的導線與室外大地相連，請把這個插孔與圖中代表大地的記號“E”用線連起來。如果這個插孔的導線斷了，使用這個插座還能使洗衣機轉動，請指出這樣做存在的問題。
圖 29- 14
17、某發電站向用戶輸送的功率為1000 kW，若輸電導線的總電阻為1Ω，當輸電電壓為2×103V時，輸電線路上損耗的熱功率為多少？若改為105 V高壓輸電，輸電線路上損耗的熱功率又是多少？
某發電機組的輸出電壓為220 V，輸出功率為110 kW，用電阻0.3Ω的導線把電能輸送到遠處時，求：（1）導線中的電流是多少？（2）導線上的功率損失是多少？（3）如果改為 6 000 V的輸出電壓，那么導線中的功率損失又是多少？（4）比較（2）、（3）的結果，可以得到什么結論？
19、目前新建樓房的供電系統中已經不再使用保險絲，而是使用一種自動控制的安全電路。當用電負荷過大或發生短路時，電路會自動切斷；如果站在地面上的人碰到火線而使火線與大地經人體構成通路，電路也會自動切斷，以保人身安全。
小玲家新居中裝的就是這樣的電路。搬家后，她看到墻上的電源插孔是三線的，為了安裝電視機，她買了一個插銷板，插在墻上的一個三線插孔中，然后把電視機的插頭插在插銷板上的插孔內。但是，接通電視機的電源時，室內所有插座全都斷電，表明電路自動切斷了。到配電箱一看，果然是“掉閘”(總電鍵自動切斷)了。
請問是電視機出了故障，還是用電量太大了？小玲用手把總電鍵閉合，換其他幾個確保正常的用電器插到這個插銷板上，直至耗電只有15 W的小臺燈，仍然是這樣。但是，把插銷板插到墻上的其他插孔上，就一切正常。問題可能出在哪里？為什么會出現這樣的現象？怎樣解決？
作業參考答案與解析
A卷
【答案】不能，串，接通，切斷
【解析】略
【答案】正常情況下，0，220，220
【解析】略
【答案】干，電能
【解析】略
【答案】電能表，總開關，保險盒
【解析】略
【答案】電壓，電流
【解析】略
【答案】D
【解析】略
【答案】B
【解析】略
【答案】C
【解析】略
【答案】D
【解析】略
【答案】B
【解析】略
【答案】A
【解析】略
【答案】C
【解析】略
【答案】A
【解析】略
【答案】見圖
【解析】略
【答案】如果戶內電線短路，電流將會很大，這是鐵絲不能熔斷，電路將會過熱，可能引起火災。
【解析】略
【答案】31250W
【解析】略
【答案】10kW
【解析】略
【答案】200kW，50kW，采用高壓輸電可以減小輸電電流，從而減小輸電線上的電能損失。
【解析】略
B卷
【答案】大，低，電流，熔斷，保護
【解析】略
【答案】火，零，控制用電器的通斷，在過大的電流通過電路時，自動切斷電路，起到保險作用。
【解析】略
【答案】火，火
【解析】略
【答案】AB，CD
【解析】略
【答案】通過，限流，很大
【解析】略
【答案】A
【解析】略
【答案】C
【解析】略
【答案】D
【解析】略
【答案】A
【解析】略
【答案】B
【解析】略
【答案】D
【解析】略
【答案】D
【解析】略
【答案】C
【解析】略
【答案】C
【解析】略
【答案】A
【解析】略
【答案】洗衣機外殼與電源火線之間的絕緣層被破壞，就容易造成觸電事故。
【解析】略
【答案】2.5×105W，100W
【解析】略
【答案】（1）500A （2）75kW （3）100.8W （4）電壓越高，電流越小，則在導線上損耗的電能越少。
【解析】略
【答案】問題是施工時墻上插座內的零線和底線相互接錯了位置，使用時，用電器把火線和地線連通，自動控制系統誤認為時人體把火線和地線連通，自動切斷了電路。糾正方法：把這個插座從墻上拆下來，把零線和地線的位置對調后在裝回去。
【解析】略
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