电路与家居用电
基础欧姆定律 V = IR 是电学计算的基石；串联同流分压、并联同压分流；电功率 P = VI，电费以千瓦小时（度）计算；家居电路靠活线、中线、地线与保险丝保障用电安全。
- 电流 I = Q/t；欧姆定律 V = IR 是电学计算的基石
- 串联电流相同、电压按电阻分配，总电阻直接相加；并联电压相同、电流按电阻反比分流，总电阻倒数相加
- 电功率 P = VI = I²R = V²/R；电能 E = Pt
文体小知识：科学知识说明文——由欧姆定律讲起，经串联并联计算走到家居用电与电费，把电学理论接上生活安全。
§课文原文 Passage
1现代生活离不开电。电流是电荷的定向流动，大小等于每秒通过导体横截面的电量；要推动电荷流动，需要电源提供电压。导体对电流的阻碍作用称为电阻。德国科学家欧姆发现，在温度不变时，金属导体两端的电压与通过的电流成正比，两者的比值就是电阻，这就是欧姆定律，是整个电学计算的基石。
2电路有两种基本接法。串联时电器首尾相连，电流处处相同，总电阻等于各电阻之和，电压按电阻大小分配；并联时电器并排接在同一对节点上，各支路电压相同，总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，电流按电阻反比分流。家居电路中各电器都是并联的，所以每件电器都可以独立开关，互不影响，电压都是二百二十伏特。
3电流通过电器会做功，把电能转换成光、热或动能。电功率描述用电的快慢，等于电压乘电流；结合欧姆定律，还可以写成电流平方乘电阻，或电压平方除以电阻。电器上标明的额定功率，就是它在额定电压下正常工作时的功率。功率乘以使用时间，就是消耗的电能，这是计算电费的基础。
4电能的商业单位是千瓦小时，俗称一度电：一千瓦的电器连续使用一小时，就消耗一度电，等于三百六十万焦耳。电力公司按度数收费，因此选用功率合适的电器、养成随手关灯的习惯，都能直接减少电费。举例来说，一部一千五百瓦的风筒用上两小时，就是三度电；冷气机功率更大，长开的电费相当可观，悭电习惯由认识功率开始。
5家居用电首重安全。电路分活线、中线与地线：活线带高电压，开关与保险丝必须接在活线上；中线完成回路；地线把电器的金属外壳与大地相连，一旦漏电，电流经地线导走，避免触电。保险丝与断路器在电流过大时切断电路，防止电线过热起火。三脚插头的第三脚正是接地保护，切勿为图方便自行拆除或转用两脚转换器。
1重点摘要 Summary
欧姆定律 V = IR 是电学计算的基石；串联同流分压、并联同压分流；电功率 P = VI，电费以千瓦小时（度）计算；家居电路靠活线、中线、地线与保险丝保障用电安全。
2生字卡 Vocabulary
电荷的定向流动，大小等于每秒通过的电量：I = Q/t，单位安培（A）。
单位电荷通过两点时转换的电能，单位伏特（V）；推动电流流动的原因。
导体对电流的阻碍作用，等于电压除以电流，单位欧姆（Ω）。
金属导体温度不变时，电压与电流成正比：V = IR。
电器首尾相连的接法：电流处处相同，总电阻 R = R₁ + R₂ + …，电压按电阻分配。
电器接在同一对节点的接法：电压相同，1/R = 1/R₁ + 1/R₂，电流按电阻反比分流。
电器消耗电能的速率：P = VI = I²R = V²/R，单位瓦特（W）。
电能的商业单位：一千瓦电器使用一小时所耗电能，等于 3.6 × 10⁶ 焦耳，俗称一度电。
低熔点合金线，电流超过额定值时发热熔断以切断电路；必须接在活线上。
把电器金属外壳与大地相连的导线，漏电时把电流导走，防止触电。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：电流与欧姆定律电流 I 等于每秒通过的电量：I = Q/t，单位安培。欧姆定律说明金属导体在温度不变时，电压与电流成正比，比例常数就是电阻 R，写成 V = IR。举个例子：一个电阻接上 6 伏特电源，通过电流 0.5 安培，电阻就是 6 ÷ 0.5 = 12 欧姆；若电压加倍到 12 伏特，电流也加倍到 1 安培。解电路题的第一步往往是找出已知两个量，用欧姆定律求第三个，熟练这个三角关系是所有电学计算的基本功。
- 第二步：串联电路——同流分压串联电路只有一条路径，电流处处相同，各电阻分得的电压与阻值成正比，总电阻等于各电阻直接相加。举个例子：两个 6 欧姆电阻串联接在 12 伏特电池上，总电阻 12 欧姆，电流 1 安培，每个电阻分得 6 伏特；若改成 4 欧姆与 8 欧姆串联，8 欧姆的便分得较多电压。串联的特点是各电器互相牵制：一盏圣诞灯泡烧断，整串灯都熄灭，这正是不采用串联接驳家居电器的原因之一。
- 第三步：并联电路——同压分流并联电路中各支路两端电压相同，电流按电阻反比分配，总电阻的倒数等于各支路倒数之和，结果必定小于最小的支路电阻。举个例子：两个 6 欧姆电阻并联，总电阻是 3 欧姆；再多并联一个 6 欧姆，总电阻变成 2 欧姆，支路越多，总电阻越小，总电流越大。家居电路采用并联，每件电器都直接享受 220 伏特电压，又可以独立开关，带来极大方便，但同时要留意总电流不可超过电线与保险丝的负荷。
- 第四步：电功率的三个算式电功率 P 等于电压乘电流：P = VI；代入欧姆定律可得 P = I²R = V²/R。三条算式各有用处：已知电流用 VI，串联（电流相同）宜用 I²R，并联（电压相同）宜用 V²/R。举个例子：220 伏特、60 瓦特的灯泡，工作电流是 60 ÷ 220 ≈ 0.27 安培，灯丝电阻约 220² ÷ 60 ≈ 807 欧姆。选择合适的算式可以大幅简化计算，这是卷一多项选择题的热门考点，务必练到一看题目就知道用哪一条。
- 第五步：电能与千瓦小时电能等于功率乘时间：E = Pt。商业上用千瓦小时作单位，一千瓦电器用一小时就是 1 度电，等于 3.6 × 10⁶ 焦耳。举个例子：2000 瓦的暖风机开 3 小时，消耗 2 千瓦 × 3 小时 = 6 度电；若每度电约 1.2 元，这三小时便用了 7.2 元。计算电费时先把瓦特换算成千瓦，再乘小时数得度数，最后乘每度电价；切忌把瓦特数直接乘小时当作度数，这是粗心大意的常见失分位，计算机按错一个位便全题失分。
- 第六步：家居电路三线制家居电路有三条线：活线把电源的高电压送到电器，中线构成回路，地线接驳电器的金属外壳。开关与保险丝必须安装在活线上，这样电路断开后电器便不再带电，检查维修才安全。举个例子：洗衣机的金属外壳经三脚插头的地线接地，一旦内部漏电令外壳带电，电流会经地线流入大地，人体触摸外壳也不会触电；若误拆地线，这道防线便完全失效。分辨三线的颜色与作用，是长题目常见的小题。
- 第七步：保险丝与断路器的选择保险丝是一段低熔点合金线，电流超过额定值时发热熔断，切断电路；断路器则利用电磁原理或热效应自动跳闸，可以重设重用。额定值要与电器配合：太小会经常熔断，太大则失去保护作用。举个例子：电热水炉功率 2750 瓦，接 220 伏特电源，工作电流 12.5 安培，便应选用额定 13 安培的保险丝与足够粗的导线；若误用 5 安培保险丝，开机即熔断。长题目常要求由功率计算工作电流，再选保险丝，两步齐全才拿满分。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
例题：（一）把 4 Ω 与 12 Ω 两个电阻并联，接在 6 V 电池上，求总电阻与总电流。（二）一部标明 1500 W 的风筒每天使用 2 小时，电费以每度（kW h）约 $1.2 计算，求使用 30 天的总电费。
- 并联总电阻：1/R = 14 + 112 = 312 + 112 = 412，所以 R = 3 Ω（必定小于最小的 4 Ω）
- 总电流：I = V/R = 6 ÷ 3 = 2 A
- 风筒每天耗电：1500 W = 1.5 kW，1.5 × 2 = 3 kW h，即每天 3 度电
- 30 天总耗电：3 × 30 = 90 度；电费 = 90 × $1.2 = $108
- 答案：（一）总电阻 3 Ω，总电流 2 A。（二）风筒 30 天共耗电 90 度，电费 $108。并联求总电阻用倒数相加，电费以千瓦小时计算；两部分都要列出公式、代入数字并写单位。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1写出欧姆定律，并说明各量的单位。
Q2两个 6 Ω 电阻串联，总电阻是多少？改为并联呢？
Q3计算：电暖炉接 220 V 电源，通过电流 5 A，电功率是多少？
Q4一部 1000 W 的电暖器使用 3 小时，耗电多少度？
Q5为什么保险丝必须接在活线上？
8重点回顾 Recap
- 电流 I = Q/t；欧姆定律 V = IR 是电学计算的基石
- 串联电流相同、电压按电阻分配，总电阻直接相加；并联电压相同、电流按电阻反比分流，总电阻倒数相加
- 电功率 P = VI = I²R = V²/R；电能 E = Pt
- 1 千瓦小时（度电）= 3.6 × 10⁶ 焦耳；电费按度数计算，先换算千瓦再乘小时
- 家居电路分活线、中线、地线；开关与保险丝接在活线，三脚插头把金属外壳接地以防漏电触电