第五部分 电路故障分析及含电容器电路分析一、电路故障分析1．故障特点（1）断路特点：表现为电源电压不为零而电流为零；如果外电路中两点间的电压不为零而电流为零，则说明这两点间有断点，而这两点与电源的连接部分没有断点2）短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端的电压为零2．检查方法（1）电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路2）电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程3）欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源4）假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理典例1】用电压表检查如图电路中的故障，测得Uab=5.0 V，Ucd=0 V，Ubc=0 V，Uad=5.0 V则此故障可能是A．L断路 B．R断路 C．R′断路 D．S断路【答案】B【解析】串联电路中灯L不发光，则可能是某处断路，电压表测断路位置为电源电压，测不断的位置电压为零，由题意可知，测得Uad=5.0 V，测量的是电源电源，测得Ucd=0 V，Ubc=0 V，说明在b→R′→c灯L→d之外有开路现象；测得Uab=6.0 V，说明ab之间有断路之处，所以断路是在电阻R上。
故选B1．如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都能发光后来由于某种故障使灯L2突然变亮（未烧坏），电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是A．电阻R1断路 B．电阻R2短路 C．灯L1两接线柱间短路 D．电阻R2断路【答案】D【解析】因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端电压会减小，致使灯L2变暗，故A错误；若电阻R2短路，灯L2将不亮，故B错误；若灯L1两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表的读数减小，不符合题意，故C错误；若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，符合题意，而总电流减小，导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2两端电压增大，灯L2变亮，故D正确2．在如图所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是A．R1短路 B．R2断路 C．R3断路 D．R4短路【答案】BC【解析】R1短路，外电路总电阻减小，电流变大，A灯变亮，故A错误；R2断路，B灯分得的电压变大，变亮，外电阻总电阻变大，电流减小，A灯变暗，故B正确；R3断路，B灯分得的电压变大，变亮，外电阻总电阻变大，电流减小，A灯变暗，故C正确；R4短路，外电路总电阻减小，电流变大，A灯变亮，故D错误。
3．在如图所示的电路中，灯泡A、灯泡B原来都是正常发光的现在突然灯泡A比原来变亮了些，灯泡B不亮了则电路中出现的故障可能是A．灯泡B短路 B．灯泡B断路C．若灯泡B完好，R3短路 D．若灯泡B完好，R3、R2同时短路【答案】ACD【解析】灯泡B短路时，灯泡B不亮，R3短路，外电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，则通过变阻器的电流减小，则通过灯泡A的电流，灯泡A比原来亮些，故A正确灯泡B断路，外电阻增大，路端电压U增大，干路电流I减小，R1电流的I1增大，则通过灯泡A的电流IA=I–I1减小，灯泡A变暗，B错误若灯泡B完好，R3短路，灯泡B也被短路，灯泡B不亮，外电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，则通过变阻器的电流减小，则通过灯泡A的电流变大，灯泡A比原来亮些，故C正确若灯泡B完好，R3、R2同时短路，灯泡B不亮，外电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，则通过变阻器的电流减小，则通过灯泡A的电流，灯泡A比原来亮些，故D正确二、电容器电路分析在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无穷大的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电荷量时，可接在相应的位置上，分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：1．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降。
因此，电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压2．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等3．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电，如果电容器两端电压升高，电容器将充电，如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电典例2】图示电路中，R1是光敏电阻，R2是定值电阻，电源的内阻不能忽略闭合开关S，当光敏电阻上的光照强度增大时，下列有关电路的分析，其中正确的是A．通过R1的电流增大 B．电容器所带电荷量增加C．电源的输出功率减小 D．电源的效率增大【答案】A【解析】电路稳定时电容器相当于开路，当光照强度增大时光敏电阻R1的阻值减小，电路的总电阻减小，根据欧姆定律可知电流增大由于电源内阻不变外电阻变大，根据分压定律可知R1两端的电压减小，即电容器两端的电压减小，电容器所带电荷量减少当外电阻大于内电阻时输出功率随着外电阻的增加而减小，而当外电阻小于内电阻时输出功率随着外电阻的增加而增加，题中无法判断内电阻和外电阻的关系由于外电压减小电源电压不变，根据电源效率可知电源效率减小，故只有A正确。
1．如图所示电路，电源有不可忽略的电阻，R1、R2、R3为三个可变电阻，电容器C1、C2所带电荷量分别为Q1和Q2，下面的判断正确的是A．仅将R1增大，Q1和Q2都将增大 B．仅将R2增大，Q1和Q2都将增大C．仅将R3增大，Q1和Q2都将不变 D．突然断开开关S，Q1和Q2都将不变【答案】BC【解析】电容C1是通过R3接在电源上，即两端的电压是路端电压，所以仅增大R1时，电容器C1上的电荷量Q1增大，但是电阻R2上的电压减少，所以电荷量Q2会减小，所以选项A错误仅增大电阻R2，同理Q1是增大的，R2两端的电压变大，Q2也是变大的，选项B正确改变电阻R3不会对电路造成影响，所以Q1和Q2都将不会改变，选项C正确如果突然断开开关S，此时电容C2会放电，所以电荷量会改变，选项D错误2．如图所示的电路，电源电动势为E，具有一定内阻，最初开关闭合，电容器上极板带正电，则下列说法中正确的是A．初始时一定有B．增大R1可能使电容器不带电C．减小R1的过程中，通过a点的电流方向向上D．减小R1可使M和N两点的电势均升高。
答案】AB【解析】电容器带正电，说明上极板电势高于下极板，即电流经过R1电势降落的数值比电流经过R3电势降落的数值要小，也就是说，R1在其所在支路所分得的电压比R3在其所在支路所分得的电压要小，由串联电路的分压特点知A正确；若增大R1，增加R1所分得的电压，就能使得电容器两极板等势，所以B项正确；减小R1，使得R1分得的电压更小，即上板电势升高更多，所以电容器极间电压更大，电容器要充电，所以a点电流向下，所以C项错误；减小R1使得整个外电路电阻减小，路端电压减小，即R3、R4所分得的电压均减小，而a点电势为0，所以M、N两点电势均降落，所以D项错误3．如图所示电路中，电源电动势E=10 V，内阻不计，电阻R1=14 Ω，R2=6.0 Ω，R3=2.0 Ω，R4=8.0 Ω，R5=10 Ω，电容器的电容C=2 μF．求：（1）电容器所带的电荷量，并说明电容器哪个极板带正电；（2）若R2突然断路，将有多少电荷量通过R5？电流的方向如何？【答案】（1）1.010–5 C（2）1.410–5 C 电流方向从上到下【解析】（1）分析题中所给的电路可知，电容器两端的电压即为ab两点间的电势差因为设d点的电势为零电势参考点，则故Uc=5 V，电容器的下极板带正电，此时电容器带电荷量Q=CUc=1.0105 C（2）当R2突然断路后，Uc＇= U3=2 V此时电容器的上极板带正电，带电荷量Q＇=CUc＇=4.010–6 C流过R5的电荷量为Q+Q ＇=1.4105 C，电流方向从上到下 7。