师:同学们,大家好。今天我们一起来学习人教版九年级第19章第二点——家庭电路中电流过大的原因。上节课我们学习了家庭电路的组成,大家还记得家庭电路中有哪些电气元件吗?其中有个很重要的元件——保险盒,大家想知道它的作用吗?我们先看一段电影片段,然后开始今天的新课。

  (播放电影片段)

  师:和电影里一样,现实生活中很多火灾事故是人们用电不当,电流过大引发的。那么在家庭电路中,是什么原因造成电流过大呢?我们知道,电路中的总功率等于各个用电器的电功率之和,接入电路的用电器越多,电路总功率就越大。由电功率计算公式(P = UI)可得(I =\frac{P}{U})。家庭电路中各用电器是并联的,电压(U = 220)伏不变,当总功率(P)变大时,电路中的总电流(I)就会变大。由此我们猜想,总功率过大可能是电路中电流过大的原因之一。

  下面我们通过实验来检验这个猜想。实验器材有电源、总开关、三个并联的灯泡、处理过的导线。实验过程中,请同学们仔细观察电流表的示数变化和实验现象。

  (进行实验)

  师:把第一盏灯接入电路,电流表指针发生了偏转;再把第二盏灯接入电路,电流表示数变大了;接着把第三盏灯接入电路,电流表示数更大了,同时发现(AB)间导线外的绝缘皮发出了大量的白烟。

  实验中,我们逐渐增加接入电路的用电器,总功率变大。根据公式(I =\frac{P}{U}),电路中的总电流就会变大。再由焦耳定律(Q = I^{2}Rt)可知,当导线中的电阻、通电时间一定时,导线中的电流越大,产生的热量就会增多,导线发热温度升高。所以我们看到实验中导线的绝缘皮被烧化,冒出大量白烟。

  经过分析和实验,我们得出结论:用电器总功率过大是造成电流过大的原因之一。所以电路中同时使用的用电器不能太多,虽然每个用电器功率不算太大,但很多用电器同时使用,总功率也会相当可观,电路中的总电流可能超过安全值,容易引起线路故障,甚至发生火灾。

  暑假,老师新购置了一台功率为(1)千瓦的空调。老师家电能表规格是(220)伏、(40)安,原有用电器总功率(5600)瓦。同学们,从电能表使用角度考虑,老师家能否安装这台空调呢?

  家庭电路电压(U = 220)伏,原有用电器总功率(P_{0} = 5600)瓦,电流表额定电流为(40)安,新增空调功率(P = 1)千瓦。增加空调后电路总功率(P_{总}=P_{0} + P = 5600)瓦( + 1000)瓦( = 6600)瓦。新增空调后电路总电流(I =\frac{P_{总}}{U}=\frac{6600}{220}= 30)安。老师家电能表额定电流为(40)安,新增空调后电路总电流(30)安小于额定电流(40)安。所以从电能表使用角度考虑,可以安装这台空调。

  刚才我们是从比较总电流和电路额定电流角度解决老师家空调安装问题的,还有其他方法吗?我们还可以通过比较总功率和电路额定功率来判定。请同学们课后思考这个问题该如何解决。

  由欧姆定律(I =\frac{U}{R})可知,当电路发生短路时,电阻(R)将会变小,电压(U)不变,则电流(I)就会变大。由此我们猜想,短路也可能是造成电路中电流过大的原因之一。下面我们通过实验来验证这个猜想。

  我们仍旧利用之前的实验装置,在灯泡两端并联一个开关(S_{4})来模拟电路短路情况。

  (进行实验)

  师:先闭合干路开关,再闭合一条支路开关,此时灯泡发光,电流表示数正常。然后闭合短路开关(S_{4}),我们发现灯泡熄灭了,电流表示数迅速增大,导线的绝缘皮冒出大量白烟。

  实验中,我们将电路短接,电路中的电流变大。由焦耳定律(Q = I^{2}Rt)可知,当导线的电阻、通电时间一定时,导线中的电流越大,产生的热量就会增多,导线发热温度升高。所以我们看到实验中导线绝缘皮被烧化,冒出大量白烟。经过实验和分析,我们得出另一个结论:短路也是造成电流过大的原因之一。

  家庭电路中有时会发生短路现象,比如改装电路时不小心使火线和零线直接连接,导线的绝缘皮被刮破或被小动物咬破,电线和用电器使用年限过长,绝缘皮破损或老化等,这些都会造成电路短路。

  经过学习,我们知道电路中总功率过大、短路是造成电路中电流过大的原因。电路中电流过大,导线发热极容易引发用电事故。那么在家庭电路中,我们如何保证用电安全呢?

  在电路连接时,我们可以使用保险盒、保险管以及空气开关来保证用电安全。下面老师讲解一下保险丝的工作原理。

  有一根允许通过最大电流为(1)安的保险丝,使用(4)节干电池作为电源,将保险丝与灯泡串联接入电路,闭合电路,灯泡发光,在电流不太大的情况下,保险丝不会熔断。在灯泡两端并联一根导线,此时灯泡被短接,再次闭合开关。同学们注意观察小灯泡和保险丝,我们可以看到灯泡没有发光,保险丝熔断了。这次保险丝为什么熔断呢?因为当导线并联到小灯泡两端后,接通电路中电流急剧增大,保险丝上产生的热量过多,温度达到熔点就发生了熔断。

>> 点击阅读全文
《9年级上册人教版物理 家庭电路中电流过大的原因 逐字稿-3,998字 第3版》.docx
将本文下载保存,方便收藏和打印
导出文档