教科版高中物理必修第三冊第二章電路及其應(yīng)用9家庭電路課件

知識(shí)點(diǎn)1輸電線橫截面積與允許通過電流的關(guān)系9

家庭電路知識(shí)清單破1.雖然輸電線電阻與用電器的電阻相比較小,但它在通電過程中仍然要產(chǎn)生一定的焦耳熱,從

而使得溫度升高。如果溫度升高過多,就會(huì)造成輸電線的絕緣外皮老化,絕緣性能下降,從而

造成漏電,容易發(fā)生人身傷害事故。2.根據(jù)R=ρ

可知,對(duì)于長度一定的導(dǎo)線來說,橫截面積越小,電阻越大,為了用電安全,對(duì)于某種規(guī)格的導(dǎo)線,其允許通過的電流要有所限制。根據(jù)所有用電器消耗的總功率,可以計(jì)算出

干路的電流,再根據(jù)電流的大小,選擇合適的導(dǎo)線橫截面積。1.一般來說,人體的電阻可分為體內(nèi)電阻和體表電阻兩部分。其中體內(nèi)電阻大約為500Ω,受

環(huán)境影響較小;而體表電阻則受環(huán)境影響較大;當(dāng)人體觸電時(shí),靠自身的力量能擺脫電源的電

流值是30mA以下,在這種情況下,保證人體安全的電壓值為15V。2.我國規(guī)定的安全電壓等級(jí)共5級(jí),分別為42V、36V、24V、12V、6V,適用于不同場合,

其中36V是一般情況下使用的標(biāo)準(zhǔn);特別惡劣的情況,如在金屬容器內(nèi)、特別潮濕處等特別

危險(xiǎn)環(huán)境中使用的手持照明燈要采用更低電壓12V;水下等作業(yè)場所的手持照明燈具應(yīng)采用

最低電壓6V。知識(shí)點(diǎn)2有關(guān)安全用電的幾個(gè)問題3.家庭電路安全防護(hù)措施(1)安裝可靠的接地線在接地線連接良好的情況下,電器的金屬外殼與大地的電勢相等,人就不會(huì)發(fā)生觸電事故了。(2)過載保護(hù)和漏電保護(hù)低壓斷路器,又名自動(dòng)空氣開關(guān),它代替閘刀開關(guān)控制電路的通斷,還兼有防止電流過大

以及漏電保護(hù)等多種功能,是低壓配電網(wǎng)中一種重要的保護(hù)電器。1.盡量使用節(jié)能的電器。2.合理使用空調(diào)。3.較長時(shí)間不使用的電器,請關(guān)閉電源。知識(shí)點(diǎn)3節(jié)約用電1.家庭電路中,如果同時(shí)使用的用電器過多,可能發(fā)生什么故障?2.平時(shí)常說“低壓電器可以靠近,但不能接觸;高壓電器設(shè)備不可以接近”,其中不可以接近

高壓電器設(shè)備的原因是什么?3.洗衣機(jī)的金屬外殼為什么要接地?4.遇到用電器冒火,若一時(shí)無法判明原因,最好的解決方法是什么?知識(shí)辨析一語破的1.可能導(dǎo)致電線溫度升高過多,造成絕緣外皮老化燒壞,從而漏電。2.因?yàn)楦邏弘娖髟O(shè)備周圍電場很強(qiáng),人體接近時(shí)容易產(chǎn)生高壓電弧觸電。3.洗衣機(jī)的金屬外殼接地是為防止外殼漏電發(fā)生觸電事故。4.借用絕緣工具拔下插頭或拉開閘刀開關(guān)。學(xué)科素養(yǎng)題型破講解分析1.閉合電路涉及的幾種功率(1)電源的功率①電源的功率一般指電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率,也稱為電源的總功率,計(jì)算式

為:P=IE(普遍適用),P=

=I2(R+r)(只適用于外電路為純電阻的電路)。②電源內(nèi)阻消耗的功率P內(nèi):電源內(nèi)阻的熱功率,也稱為電源的損耗功率,計(jì)算公式為P內(nèi)=I2r。③電源的輸出功率P出:外電路上消耗的功率,計(jì)算式為P出=IU外(普遍適用),P出=I2R=

(只適用于外電路為純電阻的電路)。R與r越接近,電源的輸出功率越大,當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功題型閉合電路的功率問題率最大。(2)定值電阻的功率定值電阻的功率P定=I2R,R為定值電阻,P定只與電流有關(guān),當(dāng)R外最大時(shí),I最小,P定最小;當(dāng)R外最小

時(shí),I最大,P定最大。(3)變化電阻的功率利用等效思想,把除變化電阻之外的其他的定值電阻等效成電源的內(nèi)阻r',則變化電阻的

功率就是等效以后的電源的輸出功率,故當(dāng)R變=r'時(shí),P變有最大值。如圖所示,R1為定值電阻,R2為電阻箱,E為電源的電動(dòng)勢,r為電源的內(nèi)阻。

①當(dāng)R2最小時(shí),定值電阻R1的功率最大,電源內(nèi)阻的功率最大;②當(dāng)R1+R2=r時(shí),電源的輸出功率最大;③當(dāng)R2=R1+r時(shí),變化電阻R2的功率最大。上面的結(jié)論都是在電源的內(nèi)電阻r不變且外電路為純電阻電路的情況下適用。2.解決最大功率問題應(yīng)注意的兩點(diǎn)(1)在電源的內(nèi)電阻r不變時(shí),電源的輸出功率(即外電阻消耗的功率)隨外電阻的變化不是單

調(diào)遞增或遞減的,存在極值。如圖所示,當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí),輸出功率達(dá)到最大值。

(2)如果一個(gè)電路的外電阻固定不變,當(dāng)電源的內(nèi)電阻r發(fā)生變化時(shí),電源的輸出功率隨內(nèi)電阻

r的變化是單調(diào)遞減的,P出=I2R=

,內(nèi)電阻r減小,輸出功率增大,當(dāng)內(nèi)電阻最小時(shí),輸出功率最大(此情況下,當(dāng)內(nèi)電阻等于外電阻時(shí),內(nèi)電阻消耗的功率最大)。3.圖像問題中的功率(1)電源的U-I圖像

坐標(biāo)U、I的乘積表示電源的輸出功率。(2)電阻的U-I圖像坐標(biāo)U、I的乘積表示電阻消耗的功率。(3)兩圖線在同一坐標(biāo)系中的交點(diǎn)表示電阻的工作點(diǎn),即將電阻接在該電源上時(shí),電阻中的電

流和兩端的電壓,此交點(diǎn)橫、縱坐標(biāo)的乘積表示了電源的輸出功率和電阻消耗的功率。

典例呈現(xiàn)例題如圖所示,已知電源電動(dòng)勢為6V,內(nèi)阻為1Ω,保護(hù)電阻R0=0.5Ω,R為電阻箱。閉合開關(guān)

后,

(1)要使R0消耗的電功率最大【1】,R應(yīng)取多大阻值,R0消耗的電功率最大值為多少?(2)當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為多少時(shí),電阻箱R消耗的功率最大【2】,這個(gè)最大值為多少?(3)當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為多少時(shí),電源的輸出功率最大【3】,這個(gè)最大值為多少?信息提取

【1】R0為定值電阻,流過的電流越大,R0消耗的功率就越大。【2】電阻箱R消耗的功率不是電源的輸出功率。【3】電源的輸出功率指的是保護(hù)電阻R0和電阻箱R消耗的功率之和。思路點(diǎn)撥

(1)R0為定值電阻,當(dāng)流過它的電流最大時(shí),R0消耗的功率最大。(2)當(dāng)R=r'=r+R0時(shí),電阻箱R消耗的功率最大【4】。(3)當(dāng)內(nèi)阻等于外電阻時(shí),電源的輸出功率最大【5】。解析

(1)R0是定值電阻,消耗的電功率P0=I2R0=

R0當(dāng)R=0時(shí),P0最大,P0max=

R0=8W。(由【1】得到)(2)把保護(hù)電阻R0和電源內(nèi)阻等效成內(nèi)阻,即r'=r+R0=1.5Ω當(dāng)R=r'時(shí),R消耗的功率最大,PRmax=

R=6W。(由【2】【4】得到)(3)電源的輸出功率P出=

R外=

當(dāng)R外=r時(shí),P出最大,即R+R0=r(由【3】【5】得到)則R=0.5Ω時(shí),P出max=

=9W答案