初中物理電路故障的判斷分析

王培強

摘 要：電路故障分析是物理中考中出現(xiàn)頻率極高的一個考點，也是學(xué)生的易錯點。電路故障只有短路和斷路兩種類型，根據(jù)燈泡的亮滅、電流表和電壓表的示數(shù)就可以推理出電路具體的故障。

關(guān)鍵詞：電路故障 判斷 短路 斷路

縱觀歷年來全國各地的中考試題，不難發(fā)現(xiàn)電路故障題屢見不鮮。電路故障分析之所以重要，是因為它既可以綜合考查學(xué)生電路連接，電流表、電壓表的特點以及串并聯(lián)電路、電流、電壓、電阻的規(guī)律等知識，又可以考查學(xué)生在做電學(xué)實驗時對遇到的實際問題的處理能力。

電路故障只有兩類：短路和斷路。判斷電路故障主要依據(jù)電學(xué)元件和電表的外在現(xiàn)象，當電路出現(xiàn)故障時主要表現(xiàn)為燈泡的亮滅變化，電流表、電壓表示數(shù)變化。下面結(jié)合例題對這兩類電路故障進行細致的分析，以幫助大家解決電路故障分析這一難點。

一、短路故障判斷

短路分為電源短路和用電器短路。電源短路就是把電源的兩端用導(dǎo)線直接或間接地連接起來，電流從電源正極沒有經(jīng)過任何用電器直接回到電源負極。電源短路容易造成電源燒壞，甚至發(fā)生火災(zāi)，極其危險，因此電路中不允許出現(xiàn)電源短路。

用電器短路是指導(dǎo)線直接或間接把用電器兩端連接起來，電流只通過導(dǎo)線，而不通過用電器。用電器短路時電路中有電流，并且大于短路前的電流，僅被短路的用電器不工作，其他用電器照常工作。

1.串聯(lián)電路的短路故障

【例1】（2013·日照）小明“測量小燈泡的電功率”，根據(jù)如圖1所示的電路連好后，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)但超出量程，則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是（ ）

A.小燈泡發(fā)生短路

B.小燈泡發(fā)生了斷路

C.滑動變阻器發(fā)生了短路

D.滑動變阻器的滑片接觸不良

解析：此電路為串聯(lián)電路，且只有一個燈泡，電流表有示數(shù)可斷定為短路；因為若電路斷路，則電路中沒有電流。據(jù)燈泡不發(fā)光可斷定為燈泡短路，也可根據(jù)電壓表無示數(shù)斷定燈泡短路。此題答案選A。

【例2】（2014·蘭州）在如圖2所示的電路中，電源電壓保持不變，燈泡L1或L2中有一個發(fā)生了短路故障，當開關(guān)S閉合時，下列現(xiàn)象中不可能出現(xiàn)的是（ ）

A.電壓表無示數(shù)，燈泡L1不發(fā)光

B.電壓表有示數(shù)，燈泡L2不發(fā)光

C.電壓表和電流表都沒有示數(shù)

D.電壓表和電流表都有示數(shù)

解析：此電路為串聯(lián)電路且有兩個燈泡，其中一個燈泡短路熄滅，另一個燈泡必亮，則電路中的電流表有示數(shù)。若燈泡L1不發(fā)光，則燈泡L1短路，燈泡L1電壓為零，燈泡L2電壓等于電源電壓；若燈泡L2不發(fā)光，則燈泡L2短路，燈泡L2電壓為零，燈泡L1電壓等于電源電壓。因此不可能出現(xiàn)電流表示數(shù)為零的情況。此題答案選C。

2.并聯(lián)電路的短路故障

在如圖3所示的并聯(lián)電路中，若燈泡L1短路，如圖4所示，因為L1和L2并聯(lián)，L1短路，L2同樣短路，電流不經(jīng)過任何一個燈泡回到電源負極，故電源短路。這種情況下，不但兩個燈泡不工作，而且會造成電源燒壞，甚至發(fā)生火災(zāi)。中考試題中不會出現(xiàn)電源短路的情況，也就是說中考試題中不會出現(xiàn)并聯(lián)電路短路的故障。

二、斷路故障判斷

斷路是指用電器與導(dǎo)線接觸不良，導(dǎo)線斷了，開關(guān)斷開等情況。電路任何一處斷了都稱為斷路。當電路斷路時，電路中沒有電流，燈泡不亮，用電器不工作。

1.串聯(lián)電路的斷路故障

【例3】（2013·威海）如圖5所示，電路電源電壓為12 V，閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器的滑片P，小燈泡始終不亮，電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)為12 V，則電路發(fā)生的故障可能是（ ）

A.開關(guān)接觸不良

B.電流表斷路

C.滑動變阻器斷路

D.燈泡斷路

解析：此電路為串聯(lián)電路，且只有一個燈泡，據(jù)燈泡不亮和電流表示數(shù)為零可斷定為斷路，再由電壓表示數(shù)等于電源電壓可知燈泡斷路。依據(jù)：當燈泡斷路時，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表的電阻遠大于滑動變阻器的電阻，電路中的電流非常小，電流表無法感知，電流表的示數(shù)為零。根據(jù)串聯(lián)電路特點，電壓按電阻分配，故電壓表分擔了幾乎全部的電源電壓。此題答案選D。

【例4】（2013·東營）某同學(xué)在探究串聯(lián)電路電流規(guī)律的實驗中，按圖6連好電路，閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)燈L1、L2都不發(fā)光，電流表示數(shù)為零。他用電壓表分別接到電流表、燈L1、燈L2兩端測量電壓，發(fā)現(xiàn)電流表、燈L1兩端電壓均為零，燈L2兩端電壓不為零。電路的故障可能是（ ）

A.電流表斷路

B.燈L1斷路

C.燈L2斷路

D.燈L2短路

解析：此電路為串聯(lián)電路，且有兩個燈泡，燈L1、L2都不發(fā)光或電流表示數(shù)為零均說明電路斷路，再者燈L2兩端電壓不為零可知燈L2斷路。依據(jù)：當燈L2斷路時，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表的電阻遠大于燈L1的電阻，電路中的電流非常小，電流表無法感知，電流表的示數(shù)為零。根據(jù)串聯(lián)電路特點，電壓按電阻分配，故電壓表分擔了幾乎全部的電源電壓，電壓表示數(shù)不為零。此題答案選C。

2.并聯(lián)電路的斷路故障

【例5】（2012·荊州）如圖7所示，電路電源電壓保持不變，當開關(guān)S閉合，電路正常工作一段時間后，其中一盞燈突然熄滅，兩只電表的示數(shù)均保持不變。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能原因是（ ）

A.燈L1斷路

B.燈L1短路

C.燈L2斷路

D.燈L2短路

解析：此電路為并聯(lián)電路且有兩個燈泡，只有一個燈泡熄滅可判斷為斷路，又因兩電表示數(shù)不變，即電流表有示數(shù)，因電流表測燈泡L1的電流，說明燈泡L1沒有斷路，則必是燈泡L2斷路。此題答案為C。

參考文獻：

[1]吳有玲.巧解初中物理電路故障題[J].中學(xué)物理，2012（6）.

[2]王鳳仙.例析電路故障提高分析與解決問題能力[J].數(shù)理化解題研究（初中），2010（5）.