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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?，F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
1、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。

2、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。

3、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。

4、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_______、_______、_______。

5、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。

6、以下關于安全用電的敘述中正確的是（ ）
A、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
B、電流對人體的危險跟電流的大小和觸電時間的長短無關
C、任何大小的電壓加在人體上都會造成觸電
D、無論家庭電路、動力電路，人一旦觸電就可能有危險

7、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（ ）
A、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

8、正確安裝三孔插座時,接地線應該是（ ）
A、左孔 B、右孔 C、上孔 D、外殼

9、關于安全用電，下列說法中正確的是（ ）
A、為了安全，所用的保險絲越粗越好
B、使用測電筆時，絕不能用手接觸筆尾金屬體
C、螺絲口燈座的螺旋套應接在火線上
D、電燈開關必須串接在火線上

10、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（ ）
A、進戶線中電流變大
B、線路中電阻變大
C、線路中熱損耗變大
D、燈泡兩端電壓變小

11、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
A、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

12、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
A、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

13、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
A、漏電電流不小于30mA，保護器會在0.1秒之內切斷電源
B、漏電持續時間超過0.1s時，保護器才能動作
C、當漏電電流達到15 mA時，保護器能起到作用