初中物理常见电路故障类型及原因分析

1初中物理常见电路故障类型及原因分析————黑龙江省同江市第三中学韩丽玉初中学生学习电学时，都对如何分辨短路与断路，如何用电流表、电压表判断电路故障感到很困难。直到九年级，学习比较优秀的学生也还糊里糊涂。我认为，对电路故障要熟练正确的判断除了应对各个概念完全掌握，并形成完整的概念体系外，同时还应对各个实验的现象及结论充分理解，并能够灵活应用。在这里通过一些具体的实例，对电路故障分析进行详细的介绍和比较，使同学们在遇到具体问题时，能够选择最佳的解题方法，以提高解决问题的能力和效率。一、短路与断路现象分析初中物理电路故障的类型主要有两种：短路和断路。短路，又分为电源短路和用电器短路两种。1、电源短路，指导线不经过用电器而直接接到了电源的两极上。导致电路中电流过大，从而烧坏电源。这种情况是绝对不允许的。电源短路，如图两种情况，一种是开关闭合，导线直接接到电源两极上；另一种是开关闭合，电流表直接接到了电源两极上。2、用电器短路，指的是串联的多个用电器中的一个或多个（当然不是全部）在电路中不起作用，这种情况是由于接线的原因或者电路发生故障引起的。这种情况一般不会造成较大的破坏。用电器短路，从实验的角度给学生做如图所示的实验，学生观察到：闭合开关，灯泡L1、L2发光，当用2一根导线并接到A、B两点之间，灯泡L2熄灭，灯泡L1变亮。事实告诉同学们，此时灯泡L2中没有电流流过，电流从电源正极流到A点后，只经过导线流到B点，再流过L1，回到电源负极。将这一现象上升到理论就是：从同一起点A到同一终点B，如果存在多条可能的通路，但其中有一条是导线，则电流只流经导线，不通过其他任一通路。这种现象表现出了自然界“最经济的原理”。断路，指电路断开的情况，可能是由于接触问题或者电流过大把用电器烧毁引起的。具体“症状”有：1：用电器不工作。诊断：（1）若题中电路是串联电路，看其它用电器能否工作，如果所有用电器均不能工作，说明可能某处发生了断路；如果其它用电器仍在工作，说明该用电器被短路了。（2）若题中电路是并联电路，如果所有用电器均不工作，说明干路发生了断路；如果其它用电器仍在工作，说明该用电器所在的支路断路。2、电流表示数正常而电压表无示数:诊断：“电流表示数正常”表明主电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表,则故障原因可能是:①电压表损坏;②电压表接触不良;③与电压表并联的用电器短路。3、电压表有示数而电流表无示数诊断：“电压表有示数”表明电路中有电流通过,“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表,则故障原因可能是①电流表短路;②和电压表并3联的用电器开路,此时电流表所在电路中串联了大电阻(电压表内阻)使电流太小,电流表无明显示数。4、电流表电压表均无示数诊断：“两表均无示数”表明无电流通过两表,除了两表同时短路外,最大的可能是主电路断路导致无电流。二、电路故障模拟实验如图所示，灯泡L1和灯泡L2串联在电路中，为了帮助同学们理解故障原因，分别做以下四个模拟实验：实验一：模拟灯L1短路的情形，取一根导线并接到L1的两端，闭合开关，观察到灯L2发光，且亮度变亮，电流表示数变大，电压表无示数（被短路）；实验二：模拟灯L1断路的情形，将灯L1从灯座上取下来，闭合开关，观察到灯L2熄灭，电流表无示数，电压表示数变大，为电源电压；实验三：模拟灯L2短路的情形，取一根导线并接到L2的两端，闭合开关，观察到灯L1亮度变亮，电流表示数变大，电压表示数变大；实验四：模拟灯L2断路的情形，将灯L2从灯座上取下来，闭合开关，观察到灯L1熄灭，电流表无示数，电压表也无示数。三、判断故障的方法使用电压表、电流表、小灯泡、导线等都可以判断故障所在，以下举例说明。主要判断方法：方法一、电压表检测法4例1在电学实验中，遇到断路时，常用电压表来检测。某同学连接了如图1所示的电路，闭合开关S后，发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是：Uae=3V,Uab=0,Ubd=0,Ude=3V则此电路的故障可能是（）A．开关S接触不良B．小灯泡灯丝断了C．d、e间出现断路D．e、f间出现断路分析：观察电路，灯泡和定值电阻串联，闭合开关S后，发现灯不亮，说明发生断路故障。用电压表测量时，表与被测元件并联，相当于在被测元件旁又使电流有了一条路径。若被测元件通路，由于电压表电阻很大，等效于开路，对电路无影响，其示数为零；若被测元件断路，电流不能从元件通过，只能从电压表通过，因电压表的电阻很大，这个电流很小，灯泡不亮，但电压表有示数，且近似等于电源电压。本题中电压表测得Uae=3V，说明电源可提供3V电压；Uab=0,Ubd=0，说明a、d两点与电源两极相连的电路某处断开，Ude=3V，说明故障在d、e两点之间且为断路。选择C。方法二、导线检测法例2如图所示，闭合开关S时，灯泡L1、L2都不亮，用一根导线的两端接触a、b两点时两灯都不亮；接触b、c两点时，两灯都不亮；接触c、d两点时，两灯都亮。则（）A．灯L1断路B．灯L2断路C．灯L2短路D．开关S断路分析：闭合开关S时，灯泡L1、L2都不亮，说明电路发生断路故障。用一根导线的两端接触a、b两点时两灯都不亮，说明断路故障发生在灯L2和开关上；5接触b、c两点时，两灯都不亮；说明断路故障发生在灯L1和开关上；接触c、d两点时，两灯都亮，排除灯泡故障，说明开关S断路，故选D。电流表、小灯泡的检测法与导线相似，电流表检测时要防止造成电源短路。四、典型练习题1．如图2所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合后，只有一只灯泡发光，且电压表V的示数为6V，产生这一现象的原因可能是（）A．灯L1处短路B．灯L2处短路C．灯L1处断路D．灯L2处断路2．如图3所示，当开关S闭合时，发现电流表指针偏转，电压表指针不动。该电路的故障可能是（）A．灯L1的接线短路B．灯L2的接线短路C．灯L1的灯丝断了D．灯L2的灯丝断了3．在图4所示的电路中，电源电压不变，闭合开关S后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一盏灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数不变，产生这一现象的原因可能是（）A．灯L1短路B．灯L2短路C．灯L1断路D．灯L2断路（以上3道练习题的答案分别是：B、A、D）6