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  4. 家庭电路的故障分析电路的三种状态:通路、短路和断路焦耳定律及计算公式

在电路中,如果电流不流经____________,而是电源两极直接相连,就说电源短路了。家庭电路中发生短路时,电路中的___________很大,根据焦耳定律__________(填公式)可知:电路

一、题文

在电路中,如果电流不流经____________,而是电源两极直接相连,就说电源短路了。家庭电路中发生短路时,电路中的___________很大,根据焦耳定律__________ (填公式)可知:电路中会产生很大的热量使电线的绝缘层烧坏甚至引起火灾.为防止事故发生,须在进户线上安装______________,这样当电流过大时会自动切断电路。

考点提示:家庭电路的故障分析,电路的三种状态:通路、短路和断路,焦耳定律及计算公式

二、答案

用电器;电流;Q = I2R t;保险丝(或空气开关)

三、考点梳理

知名教师分析,《在电路中,如果电流不流经____________,而是电源两极直接相连,就说电源短路了。家庭电路中发生短路时,电路中的___________很大,根据焦耳定律__________(填公式)可知:电路》这道题主要考你对 家庭电路的故障分析电路的三种状态:通路、短路和断路焦耳定律及计算公式 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:家庭电路的故障分析,电路的三种状态:通路、短路和断路,焦耳定律及计算公式

考点名称:家庭电路的故障分析
  • 家庭电路故障有四种:
    断(开路)、短路、过载和漏电。
    1. 开路电灯不亮,用电器不工作,表明电路中出现开路,开路时电路中无电流通过,该故障可以用测电笔查出。
    零线断路用电器无法工作用测电笔测火线灯亮测零线不亮。
    火线短路电电器无法工作用测电笔测火线不亮测零线不亮用
    电器短路电电器无法工作用测电笔测火线亮测零线不亮

    2. 短路就是电流没有经过用电器直接构成通路,发生短路时,电路中的电阻很小,电流很大,保险丝自动熔断。若保险丝不合适,导线会因发热,温度迅速升高,而引发火灾。
    用检验灯查短路位置,把检验灯接在火线的保险丝的位置,即串联在接线柱上,然后逐个接通每一盏灯的线路,如果检验灯较暗或不亮,则可判定这部分电路未发生短路,如果检校灯正常发光,则可断定此电路短路。

    3. 过载电路中用电器过场多或总功率过大,导致通过导线的总电流大于导线规定的安全电流值。出现这种情况更轻者导致用电器实际功率下降,重者导电会因过热而引发火灾。

    4. 漏电如果导线外层或用电器绝缘性能下降,则有电流不经用电器而直接漏入地下,漏电会造成用电器实际功率下降,也能造成人体触电,使用漏电保护器能预防漏电的发生。

  • 如何判断家庭电路故障:
        家庭电路故障主要是由于断路、短路、总功率过大等引起的。若是短路或用电器总功率过大,保险丝会熔断,若是进户火线断了,试电笔不会发光。当然还有其他原因、做题时需要用心判断。

    例1夜里,小明家的三盏电灯均正常发光,突然三盏电灯全部熄灭,经检验保险丝完好,用试电笔检验插座的两孔,氖管均发光。发生这一现象的原因可能是(    )
    A.插座处发生短路了
    B.某个电灯的灯丝烧断了
    C.进户线的火线断了
    D.进户线的零线断了

    解析:由于保险丝完好,说明电路中一定没有出现短路现象,A选项错误;家庭电路中各个用电器是并联的,某个电灯的灯丝烧断了,其他的电灯仍然发光,B选项错误;如果进户线的火线断了,氖管不会发光,C选项错误;正确选项是D,进户线的零线断了,使家中各个用电器都处于带电状态,故用试电笔检查时氖管均发光。

    答案:D

  • 家庭电路中电流过大的原因:
    1.发生短路情况:装修电路时不细心,使火线和零线直接连通;电线绝缘皮被刮破,或者电线和用电器使用时间过久,绝缘皮破损或老化,使火线和零线直接连通,都会发生短路现象。发生短路现象时,有强大的电流通过导线和用电器,会造成导线和用电器烧毁,这是必须要避免的。

    2.用电器总功率过大情况:当电路中同时使用的用电器过多,或使用的用电器功率过大,都会造成整个电路中的总功率过大,当用电器功率过大时,根据公式 P=UI,也会导致电路中电流过大。例如,居民楼里电炉子、电暖气、微波炉、电熨斗等大功率的用电器插在一个插座上让它们同时工作,导致电流过大烧毁保险丝或造成跳闸等。所以不能同时使用大量大功率的用电器,这是很危险的。

    地线、火线和零线的区分:
         低压供电线路由两根电线(火线和零线)与家庭电路相连。火线和零线之间有220V电压,火线与大地之间也有220V电压。在三孔插座中有一根电线将家用电器外壳与大地相连,这根线称为地线,虽然在正常情况下地线和零线之间没有电压,但绝不能将地线和零线接通,否则容易造成触电事故。
        
         用试电笔接触火线时,试电笔的氖管发光,接触零线和地线时,正常情况下氖管不发光。如果发光了,说明零线断路或有用电器的外壳带了电。

考点名称:电路的三种状态:通路、短路和断路
  • 通路:处处接通的电路

    断路:又叫开路,是某处断开的电路

    短路:将导线直接连接到电源两端的电路
  • 三种状态的特点:
    通路电路中有电流通过,用电器能够工作(如下图甲所示)
    断路电路中无电流通过,用电器不能工作(如图乙、丙所示)
    短路电路中电流会很大,可能烧坏电源,这是绝对不允许的(如图丁所示)
  • 常见电路故障的识别方法:
    1. 常见的几种电路故障:
    连接状态产生原因结果
    开路开关未闭合、电线断裂、接头松动等用电器不能工作
    短路电源短路——导线不经过用电器直接跟电源两极连接起来轻则引起电路故障,重则将烧毁电源,甚至引起火灾
    局部短路——当电路中有多个用电器时,把其中部分用电器两端直接用导线连接起来被短路的部分用电器不能工作

    2.一般说来,电源短路是必须避免的错误(特殊情况例外,如演示奥斯特实验)。局部短路可分为有意和无意两种。有意短路是一种知识在实际应用中的迁移 (如一些电热器的保温电路等),而无意短路则是在操作中出现的错误或疏忽(如家用电器中的两线相碰等)。短路未必会有严重性后果,有时也可以巧妙利用,但应视具体情况而定。
考点名称:焦耳定律及计算公式
  • 焦耳定律:
    1. 定义:电流通过导体时所产生的热量Q,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。

    2. 公式:Q=I2Rt,适用范围:任何电路。
  • 探究方法:
    控制变量法:
    (1)控制电流和电阻相同,研究电热与通电时间的关系
    (2)控制通电时间和电阻不变,改变电流的大小,研究电热与电流的关系
    (3)控制通电时间和电流不变,改变电阻大小,研究电热与电阻的关系

    串并联电路电热关系:

    串联电路中,电热之比等于电阻之比,
    (根据Q=I2Rt)
    并联电路中,电热之比等于电阻的反比(或倒数比),即(根据:

  • “焦耳定律”中的控制变量法:
         焦耳定律的实验运用了控制变量法,当两段电阻串联时,控制电流和通电时间相同,得出电流产生的热量与电阻大小有关,当两电阻并联时,控制电阻和通电时问不变,得出电流产生的热量与电流大小有关。
    例:小宇和小刚想利用如图所示的装置来探究 “导体产生的热量与其电阻大小的关系”。两只相同的烧瓶中装有适量的煤油,烧瓶A中浸泡着一段铜丝,电阻较小;烧瓶B中浸泡着一段镍铬合金丝,电阻较大,温度计显示煤油的温度。

    (1)为保证实验科学合理,两个烧瓶中所装煤油的质量应该____。
    (2)实验中,小字和小刚发现B烧瓶中温度计的示数升高得快。这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大,产生的热量______。

    解析:(1)利用控制变量法在探究“导体产生的热量与其电阻大小的关系”时应控制其他因素不变,如煤油的质量,相同的烧瓶,相同的温度计等。
    (2)B瓶中温度计升高得快,说明相同时间内煤油吸收的热量多,由于镍铬合金丝电阻大于铜丝电阻,所以在电流和通电时间相同时,导体电阻越大,产生的热量越多。

    答案(1)相同(或相等或一样)(2)越大(或越多)

  • 为什么电炉工作时“电炉丝热得发红而导线却不怎么热” :
          由于电炉丝和导线串联在电路中,通过它们的电流相等,而电炉丝的电阻比导线的电阻大得多,根据 “在电流相等的条件下,电能转化成热时的功率跟电阻成正比”,Q=I2Rt可知,在通电时间相同时,电流通过电炉产生的热量比电流通过导线产生的热量要多得多.所以电炉丝热得发红,而导线却不怎么热。

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