电路故障分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 电路故障分析 电路故障分析能够综合考查电路 识别、电流表、电压表、电路中的规律 等知识，也能考查学生解决实验中可能 遇到的实际问题的能力，是考试中必不 可少的题型。电路故障常见的情况是断 路和短路，可以用电压表、小灯泡、电 流表、导线来检验。下面以只存在一处 故障为例说明故障判断的方法。 中国论文网 /9/view-12783544.htm 一、断路的判断 1.断路出现的现象。断路最显著 的特征是电路中无电流（电流表无读数） ，且用电器不工作（如灯不亮） ，电压 表读数接近电源电压（或电压表示数较 大） 。如果发现这种情况，则电路发生 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 了断路。 2.判断的具体方法。首先判断电 路各元件的连接方式。然后根据具体情 况选用以下四种方法进行判断。 （1）电压表检测法。操作：把 电压表分别与某段电路两接线柱之间的 部分并联；判断：若电压表有示数且示 数较大（常表述为等于或接近电源电压） ，则与电压表并联的部分电路出现断路 （电源除外） 。说明：电压表有较大读 数，说明电压表的两接线柱到电源正负 极的路径是通路，因此断路的部分只能 是和电压表并联的那部分电路。 图 1 例 1.（2014 泰安）小强同 学在探究串联电路电流规律的实验中， 按如图 1 所示连接好电路，闭合开关 S 后，观察实验，两灯均不发光。为检测 出电路故障，他做了以下操作：将电压 表接到 b、c 两点，观察电压表、电流 表均无示数；将电压表接到 a、b 两点， 观察电压表有明显示数，而电流表示数 几乎为零。则电路故障可能是（ ） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 A.灯 L2 断路 B.灯 L2 短路 C. 电流表烧坏了 D.灯 L1 断路 解析：观察电路图，灯 L1、L2 组成串联电路；“ 闭合开关 S 后，两灯 均不发光”，且电流表始终无示数，说 明电路故障为断路；“ 将电压表并联在 b、c 两点，电压表无示数” ，说明电压 表的两接线柱不能与电源正负极相连。 即路径：bL1a电流表电源正极 和路径：c 电源负极的路径上出现断 路；“将电压表接到 a、b 两点，观察电 压表有明显示数” ，说明电压表的两接 线柱与电源正负极接通。即路径：a 电流表电源正极和路径：bL2c 开关电源负极是通路。 结论：灯 L1 断路。故选 D。 点评：整个电路处于断路时，电 路中没有电流，用电器不工作，其两端 电压为零，电压表示数应该为零，为什 么电压表示数较大呢？是因为电压表通 过了其他路径连接到电源两端，因此电 压表测出的电压近似等于电源电压。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 还应该知道的常识是，电流表电 阻较小，在电路中可以近似认为相当于 导线；电压表电阻较大，通过其电流太 小，不足以使用电器工作，可以近似认 为用电器处于断路状态。提高解决此类 问题的能力，平时还要多做实验，多试 一试，多积累这方面的经验。 图 2 例 2.（2014 包头）如图 2 所示电路，开关 S 闭合后，若 L1 的灯 丝突然烧断，会发生的现象是（ ） A.L1 、L2 、L3 均熄灭，电压表、 电流表示数均为零 B.L1、L2 均熄灭，L3 仍发光， 电压表、电流表示数均变大 C. 除 L1 不亮外，其余一切无任 何变化 D.L1 、L2 、L3 均熄灭，电压表 示数变大，电流表示数几乎为零 解析：依据电路图，灯 L1、L2、L3 组成串联电路。 “若 L1 的灯 丝突然烧断” ，说明电路断路，电流表 示数为零；根据串联电路的特点，各用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 电器之间互相影响，一个用电器不工作 其余用电器也不能工作，所以 L1、L2、L3 均熄灭。依图可知：如果 电路连接正确无误，电压表测 L1、L2 总电压；现在电路断路，L1、L2 不工 作，电压表无法测出 L1、L2 总电压； 但电流路径：电压表左侧L3电源正 极和电路路径：电压表右侧电流表 电源负极是通路，所以电压表可以测量 出电源电压。 结论：电压表示数变大。故选 D。 点评：判断电路故障，是对电路 知识的综合考查。本题除了判断断路时 将出现的现象，还有一个难点，就是判 断电压表测哪部分电路的电压。很多学 生误以为电压表测 L3 或电源电压。判 断电压表测哪部分电路的电压的方法： 走电流路径，可知电压表正接线柱接在 电流流入 L1 的那端，负接线柱接在电 路流出 L2 的那端，因此电压表测的是 L1、L2 总电压。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 （2）电流表检测法。操作：把 电流表分别逐段与两接线柱之间的部分 并联；判断：如果电流表有读数，其他 部分开始工作，则此时与电流表并联的 部分电路断路。注意：电流表要用试触 法选择合适的量程，以免烧坏电流表。 （3）导线检测法。操作：同电 流表检测法；判断：如其他部分能开始 工作，则此时与电流表并联的部分电路 断路。 图 3 例 3.如图 3 所示电路，闭合 开关时，发现电流表指针几乎没有偏转。 某同学拿一根导线去查找电路故障，他 将导线并接在 bc、cd 、ed 两端时，电 流表指针没有发生偏转；将导线并接在 ab 两端时，发现电流表指针发生了偏转， 由此可知电路故障可能是（ ） A.e 点断路 B.L1 断路 C. 电流表短路 D.L2 断路 解析：依据电路图，灯 L1 与 L2 串联；“闭合开关时，发现电流表指针 几乎没有偏转” ，说明电路断路。 “将导 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 线并接在 bc、 cd、ed 两端时，电流表 指针没有发生偏转” 说明此处没有出现 断路。 “将导线并接在 ab 两端时，发现 电流表指针发生了偏转” ，说明断路部 分出现在 ab 段。 结论：L1 断路，故选 B。 点评：用导线法检测电路的断路 故障，实际是用导线替代断路部分，此 方法操作简便，现象明显，是实际操作 中最常用的方法之一。 （4）小灯泡检测法。操作：同 电流表检测法；判断：如果小灯泡发光 或其他部分能开始工作，则此时与小灯 泡并联的部分电路断路。 图 4 例 4.如图 4 所示，闭合开关 S，灯 L 亮，一段时间后灯 L 熄灭，若 电路中只有一处故障，且只发生在灯 L 或 R 上，现用一只规格相同且完好的灯 L替换灯 L，正确的判断是（ ） A.若灯 L亮，则灯 L 一定断路 B. 若灯 L亮，则灯 L 一定短路 C. 若灯 L不亮，则电阻 R 一定断 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 路 D.若灯 L不亮，则电阻 R 一定短 路 解析：依据电路图，灯 L 与电阻 R 串联。由于串联电路电流只有一条路 径， “用一只规格相同且完好的灯 L替换 灯 L”： （1）若灯 L亮，说明现在电路 是通路，原电路故障在灯 L 上，灯 L 可 能是短路或断路；答案 A 中叙述说，灯 一定是断路，不全面，同理答案 B 中的 叙述，灯一定是断路也不全面。故不能 选 A 或 B。 （2）若灯 L不亮，说明原电路 灯 L 完好，故障只能在电阻 R 上。考虑 到原电路灯 L 虽然完好，但却熄灭，只 能是电路发生了断路，因此故障只能是 电阻 R 断路。 结论：若灯 L亮，则灯 L 可能是 短路或者断路；若灯 L不亮，则电阻 R 一定断路。故选 C。 点评：应注意审题，若灯 L亮， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 电路可能出现的现象有两种情况：灯 L 可能是短路或断路，但 A、B 答案中的 “一定”限制了答案的唯一性，因此 A、B 答案不正确。 总之，用电流表、导线、小灯泡 检测电路断路的故障，基本原理是相同 的，就是再造一条电流路径，替代断路 部分，使原电路连通，从而检测出断路 部分。 二、短路的判断 先判断电路的连接方式，是串联 电路还是并联电路。 1.并联电路出现短路。并联电路 中，各用电器是并联的，如果一个用电 器短路或电源发生短路，则整个电路就 短路了，后果是引起火灾、损坏电源， 因而是绝对禁止的。 图 5 例 5.（2013 湘西）如果电 路中出现如图 5 所示的情形，物理学中 称之为短路，这样的后果很严重，这时 灯泡会（ ） A.变暗 B.变得更亮 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 C. 正常发光 D.不能发光 解析：家庭电路各用电器是并联 的，一旦发生短路时，由于电路中的电 流过大，导线在短时间内会产生较多的 热量，因此容易引起火灾。故选 D。 点评：解决此类问题要结合短路 现象进行分析解答，注意发生短路时， 用电器不能工作，但不会损坏，线路或 电源将被烧坏。 图 6 例 6.小刚有一个带有开关、 指示灯和多个插座的接线板，如图 6 所 示，每当接线板的插头插入家庭电路中 的插座，闭合接线板上的开关时，总出 现“跳闸”现象。关于“跳闸”原因和接线 板中的电路连接，下列说法中正确的是 （ ） A.“跳闸 ”的原因是接线板中的电 路发生了断路 B.“跳闸” 的原因是接线板中的电 路发生了短路 C. 接线板上的多个插座与指示灯 串联 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 D.接线板上的开关与指示灯并联 解析：家庭电路中出现“跳闸” 现 象，是由于电流过大，即出现短路或用 电器总功率过大。但本题中指出“每当 接线板的插头插入家庭电路中的插座， 闭合接线板上的开关时，总出现跳 闸现象”，说明是接线板本身出现短 路。结论：接线板中的电路发生了短路。 故选 B。 点评：接线板上各插座是为了插 接各个用电器，它们之间是并联的；指 示灯是为了指示接线板是否与电源接通， 断开接线板开关，接线板与电源断开， 因此接线板上开关与指示灯是并联的。 2.串联电路短路。常见的是其中 一个用电器发生局部短路。某用电器 （发生短路）两端无电压，电路中有电 流（电流表有读数）且较原来变大，另 一用电器两端电压变大，这盏电灯更亮 等。 判断方法：（1）确定故障是短 路故障。串联电路如果电流表有示数或 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 者某用电器工作，证明电路是通路，电 路故障一定是短路。 （2）判断电路被短 接的部分。使用电压表判断，短路情况 下，电压表测导线两端电压，示数为零 表示导线正常；测用电器两端电压，示 数为零，此用电器短路。 图 7 例 7.（2013 营口）小明同 学在利用如图 7 所示电路进行电学实验 时，闭合开关，发现灯 L1 亮、灯 L2 不 亮，电流表和电压表均有示数。则故障 原因是（ ） A.灯 L1 断路 B.灯 L1 短路 C. 灯 L2 断路 D.灯 L2 短路 解析：此电路为串联电路；一个 用电器不工作，其他用电器能工作，故 障只能是此用电器短路；“闭合开关， 发现灯 L1 亮、电流表有示数”，说明电 路为通路，因此电路故障为短路；“灯 L2 不亮，并且电压表测 L1 两端电压有 示数”，说明灯 L2 短路。结论：灯 L2 短路。故选 D。 点评：串联电路，用电器互相影 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 响，出现一个用电器工作，另一个不工 作，则一定是发生了部分电路短路。 三、综合分析 电路故障包括短路和断路，断路 时用电器不能工作，电流表示数为零； 短路时，被短路的用电器不工作，电路 中有电流。 图 8 例 8.在图 8 中，当开关 S 闭 合后，两只小灯泡发光，电压表示数为 4V。过了两分钟，电压表示数突然变为 0，经检查除小灯泡外其余器材的连接 良好，请分析造成这种情况的原因可能 有： _ _ 。 解析：电压表示数为 0，其原因 有三：一是电压表没有接好或电压表损 坏；二是小灯泡 L2 短路；三是小灯泡 L1 断路，电压表无法链接到电源两极。 因为原来电压表有示数，可排除原因一 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 的情况。那么还有两种情况都是可能的。 答案：小灯泡 L2 短路；小灯泡 L1 断路。 点评：电路故障常常有很多可能 性，因此应综合考虑，不遗漏。 图 9 例 9.在图 9 所示电路中，电 源电压不变。闭合开关 S，电路正常工 作。一段时间后，发现其中一个电压表 示数变小，则（ ） A.灯 L 可能变亮 B. 灯 L 亮度可能不变 C. 电阻 R 可能断路 D.电阻 R 可能短路 解析：本题中电阻和灯泡串联， 电压表 V1 测总电压，读数和电源电压 相等且保持不变，所以是电压表 V2 读 数变小。V2 测的是电阻 R 两端电压， 根据分压关系，它两端电压变小，L 可 视为定值电阻，V2 的读数只能变为零， 则电灯 L 两端电压必变大，而变大的原 因只能是 R 发生短路，或 L 发生断路。 答案：A、D。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 15 点评：本题不仅考查了电路故障 的分析，还考查了欧姆定律的熟练应用。 例 10.如图 10 所示的家庭照明电 路，已知其中一只灯泡的灯头