用電安全與節約能源

基礎

短路和過載令電流過大、電線發熱。保險絲熔斷、斷路器跳掣切斷電路;地線防觸電。省電習慣由關燈、拔插頭開始。

適合:中二科學 · 單元:電的使用 · 建議學習路徑第 9/19 課

學完呢課,你會識:
  • 短路令電流大增,是火警的常見原因。
  • 一個插座接太多電器會過載發熱。
  • 保險絲熔斷、斷路器跳掣,都能切斷過大電流。
文體:科普知識有聲朗讀

文體小知識:科普知識文章用生活實例解釋科學概念,先看現象再講原理,讀完就能解釋日常見到的東西。

科學Science

§課文原文 Passage

1新聞不時報導家居火警由電引起:萬用插座插滿電器、破損電線仍在使用、保險絲被銅線取代 — 用電安全,其實是每個家庭的必修課。

2兩大電氣火警元兇是短路和過載。短路令電流走捷徑、突然大增;過載令總電流超出電線負荷。兩者都令電線急速發熱,隨時引燃火警。防護裝置正是為此而設:保險絲電流過大時熔斷,斷路器自動跳掣,都會即時切斷電路。

3觸電防護同樣重要:地線把漏電引入地下,令金屬外殼不帶電;絕緣膠皮隔開帶電導體;濕手不觸摸開關,是基本常識。

4安全之餘也要省電:關掉備用電器、選用一級能源標籤、冷氣調高一度 — 既省電費,又減少發電帶來的碳排放。學完電學四課,下一單元我們轉向力與運動。

1重點摘要 Summary

短路和過載令電流過大、電線發熱。保險絲熔斷、斷路器跳掣切斷電路;地線防觸電。省電習慣由關燈、拔插頭開始。

2生字卡 Vocabulary

S
Short circuit短路

電流不經電器、直接經低電阻路徑流回電源的故障;電流極大且危險。

O
Overload過載

同一插座或電路接上太多電器,令總電流超出電線可安全承受的負荷。

F
Fuse保險絲

內藏易熔金屬線的安全裝置;電流過大時金屬線熔斷,切斷電路。

C
Circuit breaker斷路器

電流過大時自動跳掣斷電的安全開關,排除故障後可重設重用。

E
Earth wire地線

把漏電引導入地的安全導線,防止金屬外殼帶電令使用者觸電。

I
Insulation絕緣層

包裹導線的塑膠外皮,防止觸電和短路;破損的電線要立即更換。

S
Standby mode備用模式

電器關掉後仍然耗電的待機狀態,長期累積浪費大量電力。

E
Energy label能源標籤

顯示電器能源效率的分級標籤,一級最省電,選購時應優先考慮。

3逐步講解 Steps

  1. 短路為何危險短路是電流的危險捷徑:破損電線的兩根銅芯碰到一起,電流不再流過電器,直接走這條捷徑返回電源。由於捷徑上幾乎沒有電阻,電流突然大增,電線急速發熱,隨時引燃絕緣膠皮造成火警。所以破損電線必須立即更換,絕不能用膠布隨便纏繞了事;發現插座發熱也要提高警覺。
  2. 過載的例子過載是總電流超出電線和插座的承受上限:一個萬用插座同時接上電磁爐、電暖爐和風筒,各電器電流加起來遠超上限,插座和電線便過熱,膠殼可能熔化甚至起火。所以大功率電器應分開接不同的牆上插座,不要集中在一個排插上。電器越多,總電流越大,這是並聯電路的必然結果。
  3. 保險絲如何保護保險絲是電路的安全閥:它是一條幼細的金屬線,額定電流例如 5 A;一旦電路中流過 8 A 的過大電流,金屬線因發熱立即熔斷,電路隨之斷開。這樣犧牲便宜的保險絲,換來電器和人身安全。選用保險絲要看額定電流是否配合電路,太細會經常熔斷,太粗則失去保護作用。
  4. 斷路器與保險絲的比較斷路器和保險絲功能相同,做法不同:跳掣後只需排除故障,再把掣推回原位(重設)便恢復供電;保險絲熔斷後卻要整條更換。斷路器可以重複使用,現代家居配電箱都採用它。無論哪一種,跳掣或熔斷後都要先找出電流過大的原因,例如拔掉過載電器,才可重設,否則會再次跳掣。
  5. 預防觸電預防觸電要養成習慣:濕手絕不觸摸開關或插頭,因為水能導電,令電流有機會經過身體;金屬外殼的電器要接地,一旦內部漏電,地線便把電流引入地下,外殼不帶電,人不會觸電。拔插頭時要握插頭本身,不可拉扯電線,以免芯線外露。電器使用時發出異味或聲響,應立即停用檢查。
  6. 省電習慣節約能源從日常習慣開始:離開房間隨手關燈;冷氣調至 25 至 26 度,每調高一度都省電;改用 LED 燈,同樣光度耗電大減;選購一級能源標籤的電器;電視和機頂盒不用時徹底關掉,因為備用模式無聲無息地日夜耗電。這些小習慣累積起來,電費和碳排放都會明顯下降。

4圖解 Diagrams

短路與過載 Short circuit & overload短路 Short circuit過載 Overload火線直接掂零線電阻趨近零 → 電流暴增電線即刻發熱起火拖板 power strip冷氣+電暖爐+煲+風扇同時開總電流超過電線負荷電線長期發熱 → 絕緣熔掉兩者都令電流過大、電線發熱——靠保險絲熔斷或斷路器跳掃切斷電源
圖 1:短路與過載
保險絲 · 斷路器 · 地線 Fuse · Breaker · Earth保險絲 Fuse細金屬絲 thin wire電流過大 → 熔斷切斷電路熔一次要換新 fuse melts once斷路器 Breaker電磁開關 electromagnetic switch電流過大 → 跳掃切斷電路按下重掣即復位 reset by switch三腳插頭與地線 The 3-pin plug金屬外殼電器 metal-cased appliance火線 L地線 E Earth零線 N地線駁住金屬外殼:一旦漏電,電流走地線入地,唔會經過人體 Earth leaks to ground,not through you保險絲/斷路器防過載起火;地線防觸電——三重保護缺一不可
圖 2:保險絲斷路器與地線

5例題示範 Example

例題:某食肆把 5 個大功率電器接在同一個萬用插座,插座外殼發熱變形。解釋原因並提出改善方法。

  1. 五個電器同時使用,總電流等於各電器電流之和。
  2. 總電流超出插座和電線的安全上限,形成過載。
  3. 電流通過電阻產生熱,過量熱力令外殼變形,可能引致火警。
  4. 改善方法:把電器分接不同插座或電路;加裝合適額定值的斷路器保護。
  5. 答案:五個大功率電器同時運作,總電流等於各電器電流之和,遠超插座與電線的安全上限,形成過載;電流通過電阻產生熱,過量熱力令外殼發熱變形,甚至引致火警。改善方法:把電器分接不同插座或電路,並以合適額定值的保險絲或斷路器保護,電流過大時自動斷電。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 「保險絲熔斷後連接返一條銅線就得。」
✓ 絕不可用銅線代替保險絲 — 銅線不易熔斷,失去保護作用,過載時電線會著火。
✗ 「短路即是沒有電。」
✓ 短路是電流走了低電阻捷徑,電流反而極大,非常危險,是火警常見原因。
✗ 「電器關了掣就完全不用電。」
✓ 備用模式仍然耗電;機頂盒、電視待機一年浪費可觀,應徹底關掉或拔插頭。
✗ 「濕手摸開關沒有所謂。」
✓ 水能導電,濕手操作電器極易觸電 — 必須先抹乾雙手。

75 題快測 Quick check

Q1保險絲的作用是什麼?

Q2為什麼不可用銅線代替保險絲?

Q3寫出過載的兩項危險。

Q4地線有什麼作用?

Q5寫出三個節約能源的習慣。

8重點回顧 Recap

  • 短路令電流大增,是火警的常見原因。
  • 一個插座接太多電器會過載發熱。
  • 保險絲熔斷、斷路器跳掣,都能切斷過大電流。
  • 地線把漏電引入地;濕手絕不接觸電器。
  • 節約能源:關燈、調高空調溫度、用 LED、關掉備用電器。

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