8. 某种铜芯导线粗细的选择。
导线通电发热而温度升高,由于温度超过一定数值,导线绝缘层会加快老化甚至直接被损坏,所以导线的温度不能超过规定值。安全载流量是在规定条件下,导体能够连续承载而不致其稳定温度超过规定值的最大电流。某种铜芯导线的部分参数如题8表1所示。
厨房中的部分家用电器同时工作时,通过电力节能监测仪测出通过各个用电器的电流如题8表2所示。
|横截面积$/mm^2$|环境温度30℃时的安全载流量/A|环境温度25℃时的安全载流量/A|
|0.75|6.75|7.75|
|1.0|10|11|
|1.5|13|14|
|2.5|17|18|
|4|24|25|
题8表1
|用电器|工作电流/A|
|电饭锅|2.3|
|电烤箱|7.9|
|抽油烟机|1.0|
|微波炉|5.6|
题8表2
(1)从题8表1中可以得出规律:铜导线横截面积
(2)根据题8表1、题8表2中给出的数据判断,环境温度为25℃,电烤箱工作时,与之相连的安装在厨房的导线,至少需要选取横截面积为
(3)当题8表2中所有用电器同时工作且环境温度为30℃时,厨房中干路至少选配横截面积为
(4)导线通电发热而温度升高,如果家庭电路中同时使用的用电器总功率过大,可能会引发火灾。请你用所学过的电学知识来解释原因。
导线通电发热而温度升高,由于温度超过一定数值,导线绝缘层会加快老化甚至直接被损坏,所以导线的温度不能超过规定值。安全载流量是在规定条件下,导体能够连续承载而不致其稳定温度超过规定值的最大电流。某种铜芯导线的部分参数如题8表1所示。
厨房中的部分家用电器同时工作时,通过电力节能监测仪测出通过各个用电器的电流如题8表2所示。
|横截面积$/mm^2$|环境温度30℃时的安全载流量/A|环境温度25℃时的安全载流量/A|
|0.75|6.75|7.75|
|1.0|10|11|
|1.5|13|14|
|2.5|17|18|
|4|24|25|
题8表1
|用电器|工作电流/A|
|电饭锅|2.3|
|电烤箱|7.9|
|抽油烟机|1.0|
|微波炉|5.6|
题8表2
(1)从题8表1中可以得出规律:铜导线横截面积
越大
,所处环境的温度越低
,该铜芯导线安全载流量越大。(2)根据题8表1、题8表2中给出的数据判断,环境温度为25℃,电烤箱工作时,与之相连的安装在厨房的导线,至少需要选取横截面积为
1.0
$mm^2$的铜导线。(3)当题8表2中所有用电器同时工作且环境温度为30℃时,厨房中干路至少选配横截面积为
2.5
$mm^2$的铜导线。(4)导线通电发热而温度升高,如果家庭电路中同时使用的用电器总功率过大,可能会引发火灾。请你用所学过的电学知识来解释原因。
根据$P = UI$,家庭电路电压$U$一定,总功率$P$过大时,电流$I$过大。再根据$Q = I^{2}Rt$,电流$I$过大,导线电阻$R$一定,通电时间$t$一定时,产生的热量$Q$过多,使导线温度升高,可能引发火灾。
答案
(1)越大;越低。
(2)电烤箱工作电流$I = 7.9A$,环境温度$25^{\circ}C$时,$1.0mm^2$导线安全载流量为$11A$,$0.75mm^2$导线安全载流量为$7.75A$,$7.9A\gt7.75A$,所以至少选横截面积为$1.0mm^2$的铜导线。
(3)所有用电器同时工作时,总电流$I_{总}=2.3A + 7.9A + 1.0A + 5.6A = 16.8A$,环境温度$30^{\circ}C$时,$2.5mm^2$导线安全载流量为$17A$,$16.8A\lt17A$,$1.5mm^2$导线安全载流量为$13A$,$16.8A\gt13A$,所以至少选横截面积为$2.5mm^2$的铜导线。
(4)根据$P = UI$,家庭电路电压$U$一定,总功率$P$过大时,电流$I$过大。再根据$Q = I^{2}Rt$,电流$I$过大,导线电阻$R$一定,通电时间$t$一定时,产生的热量$Q$过多,使导线温度升高,可能引发火灾。
(2)电烤箱工作电流$I = 7.9A$,环境温度$25^{\circ}C$时,$1.0mm^2$导线安全载流量为$11A$,$0.75mm^2$导线安全载流量为$7.75A$,$7.9A\gt7.75A$,所以至少选横截面积为$1.0mm^2$的铜导线。
(3)所有用电器同时工作时,总电流$I_{总}=2.3A + 7.9A + 1.0A + 5.6A = 16.8A$,环境温度$30^{\circ}C$时,$2.5mm^2$导线安全载流量为$17A$,$16.8A\lt17A$,$1.5mm^2$导线安全载流量为$13A$,$16.8A\gt13A$,所以至少选横截面积为$2.5mm^2$的铜导线。
(4)根据$P = UI$,家庭电路电压$U$一定,总功率$P$过大时,电流$I$过大。再根据$Q = I^{2}Rt$,电流$I$过大,导线电阻$R$一定,通电时间$t$一定时,产生的热量$Q$过多,使导线温度升高,可能引发火灾。
9. 课外小实验:尝试用台灯、小夜灯等用电器判断客厅墙上的插座与厨房里的照明灯是串联还是并联,并说明理由。
答案
1. 操作步骤:
关闭客厅墙上的插座电源(确保插座上无其他用电器工作),打开厨房里的照明灯,观察照明灯是否正常发光。
打开客厅墙上的插座电源,在插座上接入台灯或小夜灯并打开,同时观察厨房里的照明灯。
2. 现象及结论:
若厨房里的照明灯亮度不变,台灯或小夜灯也能正常发光,说明客厅墙上的插座与厨房里的照明灯是并联。因为并联电路中各支路用电器互不影响,一个支路用电器的工作状态改变不影响其他支路用电器的工作。
若厨房里的照明灯亮度发生变化(如变暗等)或者台灯、小夜灯不能正常发光(亮度异常等),但在实际电路中这种情况几乎不会出现,因为家庭电路中各用电器都是并联的,所以可得出它们是并联的结论。
综上,通过上述操作及观察现象可判断客厅墙上的插座与厨房里的照明灯是并联。
关闭客厅墙上的插座电源(确保插座上无其他用电器工作),打开厨房里的照明灯,观察照明灯是否正常发光。
打开客厅墙上的插座电源,在插座上接入台灯或小夜灯并打开,同时观察厨房里的照明灯。
2. 现象及结论:
若厨房里的照明灯亮度不变,台灯或小夜灯也能正常发光,说明客厅墙上的插座与厨房里的照明灯是并联。因为并联电路中各支路用电器互不影响,一个支路用电器的工作状态改变不影响其他支路用电器的工作。
若厨房里的照明灯亮度发生变化(如变暗等)或者台灯、小夜灯不能正常发光(亮度异常等),但在实际电路中这种情况几乎不会出现,因为家庭电路中各用电器都是并联的,所以可得出它们是并联的结论。
综上,通过上述操作及观察现象可判断客厅墙上的插座与厨房里的照明灯是并联。
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