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1、电路故障类型及原因分析一、短路与断路现象分析电路故障类型,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
2、,当用一根导线并接到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。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,
3、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。方法一、电压表检测法例1在电学实验中,遇到断路时,常用电压表来检测。某同学连
4、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,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Cd、e间出现断路De、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,说明电源可提供3V电压;,说明a
5、、d两点与电源两极相连的电路某处断开,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 (06大连)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灯断路 B灯断路 C灯短路 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;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
6、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灯处短路 B灯处短路 C灯处断路 D灯处断路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灯的接线短路B灯的接线短路C灯的灯丝断了D灯的灯丝断了3在图4所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S后,灯、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灯短路B灯短路C灯断路 D灯断路(以上3道练习题的答案分别是:
7、B、A、D)多法判断电路故障纵观近几年全国各地的中考试卷,会发现电路故障类的考题始终会占有一席之地,题型主要集中在选择、实验题上。为了让同学们能从容应对这类考题,下面我们对其分类加以说明。一、由基本用电器组成的电路例1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,两灯不亮;接触c、d两点时,两灯都亮了。由此可以判断( )A开关S断路 B灯L2断路 C灯L2短路 D灯L1断路解析:从图中知道,L1、L2组成了串联电路,由于串联电路中只有一条电路路径,所以当两灯都不亮时,说明电路中出现了断路现象;用导线接触a、b和b、c两处时两灯仍不亮
8、,说明从电源负极L1L2没有断路;而接触c、d位置时两灯能发光,则可确定此时已经构成了通路,说明开关S处出现了断路。答案:A方法点拨:对于基本电路的故障分析,要学会运用不同电路的特点(即串联电路中一处断路整个断路,并联电路中一处短路整个短路)首先确定出电路故障类型,然后采取各种手段确定出故障的位置。二、含有电表的电路例2如图是小文同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图,当开关闭合时,灯L1亮,灯L2不亮,这时电流表和电压表均有读数。则故障原因可能是( )AL1断路 BL1短路 CL2短路 DL2断路解析:分析电路可知:L1、L2应该是并联,其中电流表测的是L1中的电流,电压表是测的是L2
9、两端电压,L1能发光说明该支路中没有故障,灯L2不亮且电压表有示数说明L2不可能出现短路,只能是断路,因为并联电路中只要有一处短路整个电路就会短路,并且断路两端是存在电压的答案:D方法点拨:在有电表的电路中要明确两点:电流表在电路中仅相当于导线使用,电压表在电路中相当于断开的开关;电流表无示数则表示与其串联的电路出现了断路,电压表有示数则表示与其并联的电路两端存在电压(断路处有电压,短路处无电压)。三、含有滑动变阻器的电路例3在“测量小灯泡工作时的电阻”实验中,张亮和王华同学根据设计的电路图分别连接了实物。张亮在闭合开关后,发现灯泡发光较暗,而且无论怎样移动变阻器的滑片两表示数都不变,故障可能
10、出现在 ,故障排除方法: ;王华在闭合开关后,发现两表均没有示数,故障可能出现在 ,故障排除方法: ;解析:在伏安法测电阻的实验中,灯泡与滑动变阻器是串联的,电压表测量的是灯泡两端电压。闭合开关,移动滑片两表示数不变,则可知道该变阻器不能改变电路中的电阻,而此时灯泡又较暗,说明电路中的电阻中较大,那么可断定滑动变阻器同时接了瓷筒上两个接线柱了,成了定值电阻使用,解决的方法就是将变阻器上的接线柱“一上一下”接入电路即可;闭合开关电流表无示数,根据上述方法可知电路中肯定出现了断路,而电压表也无示数,则可知道断路处不可能在灯泡处,那么断路处可能就在变阻器处,解决的方法就是将变阻器上的接线柱拧紧。答案:同时将变阻器瓷筒上的两接线柱接入了电路 将变阻器的接线柱“一上一下”接入电路 变阻器处出现了断路 将变阻器的接线柱拧紧方法点拨:电路中滑动变阻器的故障不外乎两大方面,一是接线错误,二是接入电路时发生断路故障。前者总体现象是移动滑片后,电路中的电表示数都不变,它分两种情形:同时接金属杆上两接线柱,此时电路中电流较大,同时接瓷筒上两接线柱,此时电路中电流较小;后者出现的现象是与变阻器串联的用电器不能工作,电流表无示数。