用电安全与节约能源

基础

短路和过载令电流过大、电线发热。保险丝熔断、断路器跳掣切断电路;地线防触电。省电习惯由关灯、拔插头开始。

适合:中二科学 · 单元:电的使用 · 建议学习路径第 9/19 课

学完呢课,你会识:
  • 短路令电流大增,是火警的常见原因。
  • 一个插座接太多电器会过载发热。
  • 保险丝熔断、断路器跳掣,都能切断过大电流。
文体:科普知识有声朗读

文体小知识:科普知识文章用生活实例解释科学概念,先看现象再讲原理,读完就能解释日常见到的东西。

科学Science

§课文原文 Passage

1新闻不时报导家居火警由电引起:万用插座插满电器、破损电线仍在使用、保险丝被铜线取代 — 用电安全,其实是每个家庭的必修课。

2两大电气火警元凶是短路和过载。短路令电流走捷径、突然大增;过载令总电流超出电线负荷。两者都令电线急速发热,随时引燃火警。防护装置正是为此而设:保险丝电流过大时熔断,断路器自动跳掣,都会即时切断电路。

3触电防护同样重要:地线把漏电引入地下,令金属外壳不带电;绝缘胶皮隔开带电导体;湿手不触摸开关,是基本常识。

4安全之余也要省电:关掉备用电器、选用一级能源标签、冷气调高一度 — 既省电费,又减少发电带来的碳排放。学完电学四课,下一单元我们转向力与运动。

1重点摘要 Summary

短路和过载令电流过大、电线发热。保险丝熔断、断路器跳掣切断电路;地线防触电。省电习惯由关灯、拔插头开始。

2生字卡 Vocabulary

S
Short circuit短路

电流不经电器、直接经低电阻路径流回电源的故障;电流极大且危险。

O
Overload过载

同一插座或电路接上太多电器,令总电流超出电线可安全承受的负荷。

F
Fuse保险丝

内藏易熔金属线的安全装置;电流过大时金属线熔断,切断电路。

C
Circuit breaker断路器

电流过大时自动跳掣断电的安全开关,排除故障后可重设重用。

E
Earth wire地线

把漏电引导入地的安全导线,防止金属外壳带电令使用者触电。

I
Insulation绝缘层

包裹导线的塑胶外皮,防止触电和短路;破损的电线要立即更换。

S
Standby mode备用模式

电器关掉后仍然耗电的待机状态,长期累积浪费大量电力。

E
Energy label能源标签

显示电器能源效率的分级标签,一级最省电,选购时应优先考虑。

3逐步讲解 Steps

  1. 短路为何危险短路是电流的危险捷径:破损电线的两根铜芯碰到一起,电流不再流过电器,直接走这条捷径返回电源。由于捷径上几乎没有电阻,电流突然大增,电线急速发热,随时引燃绝缘胶皮造成火警。所以破损电线必须立即更换,绝不能用胶布随便缠绕了事;发现插座发热也要提高警觉。
  2. 过载的例子过载是总电流超出电线和插座的承受上限:一个万用插座同时接上电磁炉、电暖炉和风筒,各电器电流加起来远超上限,插座和电线便过热,胶壳可能熔化甚至起火。所以大功率电器应分开接不同的墙上插座,不要集中在一个排插上。电器越多,总电流越大,这是并联电路的必然结果。
  3. 保险丝如何保护保险丝是电路的安全阀:它是一条幼细的金属线,额定电流例如 5 A;一旦电路中流过 8 A 的过大电流,金属线因发热立即熔断,电路随之断开。这样牺牲便宜的保险丝,换来电器和人身安全。选用保险丝要看额定电流是否配合电路,太细会经常熔断,太粗则失去保护作用。
  4. 断路器与保险丝的比较断路器和保险丝功能相同,做法不同:跳掣后只需排除故障,再把掣推回原位(重设)便恢复供电;保险丝熔断后却要整条更换。断路器可以重复使用,现代家居配电箱都采用它。无论哪一种,跳掣或熔断后都要先找出电流过大的原因,例如拔掉过载电器,才可重设,否则会再次跳掣。
  5. 预防触电预防触电要养成习惯:湿手绝不触摸开关或插头,因为水能导电,令电流有机会经过身体;金属外壳的电器要接地,一旦内部漏电,地线便把电流引入地下,外壳不带电,人不会触电。拔插头时要握插头本身,不可拉扯电线,以免芯线外露。电器使用时发出异味或声响,应立即停用检查。
  6. 省电习惯节约能源从日常习惯开始:离开房间随手关灯;冷气调至 25 至 26 度,每调高一度都省电;改用 LED 灯,同样光度耗电大减;选购一级能源标签的电器;电视和机顶盒不用时彻底关掉,因为备用模式无声无息地日夜耗电。这些小习惯累积起来,电费和碳排放都会明显下降。

4图解 Diagrams

短路与过载 Short circuit & overload短路 Short circuit过载 Overload火线直接掂零线电阻趋近零 → 电流暴增电线即刻发热起火拖板 power strip冷气+电暖炉+煲+风扇同时开总电流超过电线负荷电线长期发热 → 绝缘熔掉两者都令电流过大、电线发热——靠保险丝熔断或断路器跳扫切断电源
图 1:短路与过载
保险丝 · 断路器 · 地线 Fuse · Breaker · Earth保险丝 Fuse细金属丝 thin wire电流过大 → 熔断切断电路熔一次要换新 fuse melts once断路器 Breaker电磁开关 electromagnetic switch电流过大 → 跳扫切断电路按下重掣即复位 reset by switch三脚插头与地线 The 3-pin plug金属外壳电器 metal-cased appliance火线 L地线 E Earth零线 N地线驳住金属外壳:一旦漏电,电流走地线入地,唔会经过人体 Earth leaks to ground,not through you保险丝/断路器防过载起火;地线防触电——三重保护缺一不可
图 2:保险丝断路器与地线

5例题示范 Example

例题:某食肆把 5 个大功率电器接在同一个万用插座,插座外壳发热变形。解释原因并提出改善方法。

  1. 五个电器同时使用,总电流等于各电器电流之和。
  2. 总电流超出插座和电线的安全上限,形成过载。
  3. 电流通过电阻产生热,过量热力令外壳变形,可能引致火警。
  4. 改善方法:把电器分接不同插座或电路;加装合适额定值的断路器保护。
  5. 答案:五个大功率电器同时运作,总电流等于各电器电流之和,远超插座与电线的安全上限,形成过载;电流通过电阻产生热,过量热力令外壳发热变形,甚至引致火警。改善方法:把电器分接不同插座或电路,并以合适额定值的保险丝或断路器保护,电流过大时自动断电。

6常见错误 Mistakes

✗ 「保险丝熔断后连接返一条铜线就得。」
✓ 绝不可用铜线代替保险丝 — 铜线不易熔断,失去保护作用,过载时电线会著火。
✗ 「短路即是没有电。」
✓ 短路是电流走了低电阻捷径,电流反而极大,非常危险,是火警常见原因。
✗ 「电器关了掣就完全不用电。」
✓ 备用模式仍然耗电;机顶盒、电视待机一年浪费可观,应彻底关掉或拔插头。
✗ 「湿手摸开关没有所谓。」
✓ 水能导电,湿手操作电器极易触电 — 必须先抹干双手。

75 题快测 Quick check

Q1保险丝的作用是什么?

Q2为什么不可用铜线代替保险丝?

Q3写出过载的两项危险。

Q4地线有什么作用?

Q5写出三个节约能源的习惯。

8重点回顾 Recap

  • 短路令电流大增,是火警的常见原因。
  • 一个插座接太多电器会过载发热。
  • 保险丝熔断、断路器跳掣,都能切断过大电流。
  • 地线把漏电引入地;湿手绝不接触电器。
  • 节约能源:关灯、调高空调温度、用 LED、关掉备用电器。

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