《第2节 家庭电路中电流过大的原因 第1课时》示范课教学设计【初中物理人教版九年级】

2/2第2节家庭电路中电流过大的原因教学目标1．知道家庭电路中电流过大的原因是家庭用电器的总功率过大和断路。2．知道保险丝的作用。3．有初步的安全用电常识和节约用电意识。教学重难点教学重点：分析家庭电路电流过大的原因。教学难点：家庭电路中电功率的计算。教学用具多媒体课件、保险丝、漏电保护器等。相关资源图片资源等。教学过程课堂引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。为什么要把输电线换成更粗的，将电能表的标定电流换成更大的？这样做有什么意义呢？新知讲解一、家用电器的总功率对家庭电路的影响这是因为家用电器的数量增加，同时使用时，容易造成家庭电路中电流过大，超过了旧的电线和电能表的承受范围，就会引起火灾等事故。那么，家庭电路中总功率和电流有什么关系？如图，下面我们利用这个保险丝作用演示器来研究家庭电路中家用电器的总功率对家庭电路的影响。电路中三盏灯并联，在电路CD两点间接入铜丝。在电路AB两点间接入一根特殊的导线，当导线产生一定的热量，导线外层的绝缘皮容易燃烧。铜丝铜丝【演示实验】《电路中总功率过大》。在实验中看到，接入电路用电器个数增加，电流表示数增大，通电一段时间导线上的绝缘皮冒白烟。说明电路中产生了大量的热量，为了保证安全，迅速断开电路。你能否分析为什么会出现这样的现象？原来，家庭电路中各用电器是并联的，所以总功率等于各用电器消耗的功率之和。根据P=UI，可以得到，因为家庭电路中电压U=220V，是定值，当电压U一定时，用电器总电功率P与电路中的电流I成正比。可见，用电器的总功率过大是家庭电路中电流过大的原因之一。根据焦耳定律，有Q=I2Rt。电流过大，产生的热量容易引发电火灾。所以在家庭电路中不能同时使用太多用电器，否则容易烧坏保险丝，甚至引起火灾。二、短路对家庭电路的影响【演示实验】《电路中发生短路》。在家庭电路中，电源两端导线直接相联造成短路，让学生解释短路时电流过大的原因。根据欧姆定律可知在短路情况下，电阻R很小；电压U一定，所以短路时电路中的电流I很大。可见发生短路，是家庭电路中电流过大的另一个原因。在家庭电路中由于一些原因使火线和零线直接连通会引发短路。例如：电线老化、电线绝缘皮破损、线路受潮、改装电路时不小心接错，都可能造成短路，使得家庭电路中的电流过大。家庭电路中发生短路很容易造成火灾。三、保险丝的作用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设备，以保护用电器或人身安全。如图所示是各种保险丝，以及家庭电路中常用的空气开关，俗称“电闸”。将保险丝装进特制的瓷盒，就成了熔断器，就是我们常说的保险。也可以将保险丝安装在玻璃管内，称为保险管。保险丝是安全用电的监护者，由托马斯·爱迪生在1880年发明。保险丝一般用铅锑合金制成，它的特点是：电阻率较大，熔点较低。保险丝是如何起到保险作用的呢？【演示实验】观察保险丝的作用。将铜丝、保险丝串联接在电路中，减小电路中的电阻，则电流增大，观察保险丝的变化。在实验中看到：电路中电流增大，保险丝熔断，而铜丝却没有变化。实验分析：保险丝与铜丝比较，电阻率较大，熔点较低。在实验中我们看到，当电路中电流过大时，电路中产生大量热量，能熔断保险丝，从而起到保护电路的作用。而铜丝没有变化，因此铜丝是不能替代保险丝的。保险丝有很多不同规格。它们的粗细也不同，我们常用额定电流表示保险丝的规格。下表中是一些常见保险丝的规格。例如比较细的，直径为0.28mm的保险丝，它的额定电流是1A，熔断电流是2A。比较粗的，直径为0.71mm的保险丝，它的额定电流是3A，熔断电流是6A。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；如果电流超过它的额定电流2倍，达到它的熔断电流时，保险丝就会迅速熔断。直径/mm额定电流/A熔断电流/A0.28120.52240.7136你注意过你家的电闸开关吗？现在许多新建楼房的供电线路已经不再使用保险丝了，而是用空气开关来代替，空气开关也是起保险作用的。空气开关的主要部分是电磁铁，它是利用电磁原理工作的：当电流过大时，由铁心、衔铁、吸引线圈和弹簧组成的保险装置就会自动脱扣，相当于开关自动断开，切断电路，就是我们俗称的“跳闸”。让我们在视频中看看实际的空气开关吧。当电路中电流过大时，空气开关自动断开保护电路，空气开关自动“跳闸”。排除电路中的故障后，用手重新闭合开关就可以了。典型例题例1关于家庭电路，下列说法中正确的是（）A．在家庭电路中，同时工作的用电器越多，总电阻越大B．家庭电路中总电流过大，保险丝熔断，一定是由于电路中用电器过多，实际功率过大引起的C．用电器使用三线插头，是为了防止漏电而采取的保护措施D．保险丝一般选用电阻比较小，熔点比较低的合金制作而成解析：在导体长度和材料一定时，横截面积越大，电阻越小；家庭电路中用电器都是并联的，同时工作的用电器越多，相当于增大了导体的横截面积，所以总电阻越小，故A说法错误。保险丝熔断是因为电路中电流过大，电流过大可能是短路或总功率过大造成的，故B说法错误。用电器使用三线插头，三孔插座上面的孔接地线，在用电器漏电时，人接触用电器，地线可以把人短路避免触电事故发生，故C说法正确。保险丝一般选择电阻大，熔点低的铅锑合金制成的，故D说法错误。答案：C例2下列现象不会引起家庭电路发生火灾的是（）A．用电器总功率过大 B．用电器短路C．开关内两根线相碰 D．线路老化解析：家庭电路的电压是不变的，用电器的总功率过大，电路中的电流就会过大，导线上产生的热量过多，会引起火灾，A不符合题意；短路，电路中的电阻几乎为零，通过导电的电流很大，也会引起火灾，B不符合题意；开关是接在火线上的，开关内两根线相碰就相当于开关闭合，不会导致电流过大，也就不会引起火灾，C符合题意；线路老化容易引起短路，会引起火灾，D不符合题意。答案：C例3电能表标有“220V20A”字样，家中正在运行的用电器有两个2000W的空调，四盏40W的照明灯，为保证家庭电路正常工作，请通过计算说明，能否再使用一个200W的电视机。解析：电能表允许安装用电器的最大功率为P最大=UI=220V×20A=4400W，这个家庭实际功率为P实际=2×2000W+4×40W+200W=4360W，因为P实际<P最大，所以该家庭可再使用一个200W的电视机。答案：见解析。课堂小结1．家用电器的总功率对家庭电路的影响由公式I=P/U可