淺談初中物理常見(jiàn)電路故障的分析

季鳴鳳

電路故障分析不僅是初中物理電學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn).遇到電路問(wèn)題，很難分析電路故障所在，原因有二：一是由于多種電路的復(fù)雜存在，很容易在電路分析中產(chǎn)生錯(cuò)誤，往往很難找到產(chǎn)生電路問(wèn)題的真正的故障所在；二是在分析過(guò)程中，由于電路故障所產(chǎn)生的現(xiàn)象有相似之處，會(huì)導(dǎo)致對(duì)電路故障分析的誤判.因此，想正確的分析電路故障，必須明確和清楚各種電路故障的本質(zhì)，并且要把電路故障分析進(jìn)行總結(jié)歸納，形成良好的知識(shí)體系，才能做到事半功倍.現(xiàn)以伏安法測(cè)小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)可能出現(xiàn)的多種電路故障進(jìn)行總結(jié).

一、斷路或短路引起的現(xiàn)象

1.斷路引起的電路現(xiàn)象

存在斷路的電路中沒(méi)有電流的通過(guò)，如果是串聯(lián)，用電器無(wú)法工作；如果是并聯(lián)，要看是不是干路，若是干路，則所有用電器都無(wú)法工作，如果是支路，則該支路用電器無(wú)法正常工.

2.短路所引起的電路現(xiàn)象

分為電源短路和用電器短路.電源短路是導(dǎo)線不經(jīng)過(guò)用電器直接接在電源的兩極，這樣可以產(chǎn)生很大的電流，能導(dǎo)致電源損壞.用電器短路是電路設(shè)備（電源除外）中沒(méi)有電流.

二、電路的故障種類

電路的故障大致分為三類：第一種，由電路短路引起的故障；第二種，由斷路所引起的故障；第三種是由電路中的電流表、滑動(dòng)變阻器以及電壓表的連接引起的故障.

1.斷路

初中所涉及的電路，除了導(dǎo)線之外，一般涉及六種元件：滑動(dòng)變阻器、小燈泡、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)以及電源，其中的每一個(gè)部位都會(huì)導(dǎo)致斷路的發(fā)生，因?yàn)槊總€(gè)元件中都存在可能發(fā)生斷路的間斷點(diǎn)，在實(shí)際電路圖中表現(xiàn)為開(kāi)關(guān)、燈泡、電流表或者滑動(dòng)變阻器的兩側(cè)，

同一個(gè)元件兩個(gè)間斷點(diǎn)發(fā)生的電路故障所引起的電路現(xiàn)象是一樣的，先對(duì)每個(gè)間斷點(diǎn)所發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行歸類：

（1）電源兩側(cè)的斷路點(diǎn)、開(kāi)關(guān)兩側(cè)的斷路點(diǎn)、電流表兩側(cè)的斷路點(diǎn)、滑動(dòng)變阻器兩側(cè)的斷路點(diǎn)所產(chǎn)生的電路故障是一類，它們?nèi)绻l(fā)生斷路，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路沒(méi)有電流，即會(huì)出現(xiàn)電流表和電壓表不顯示數(shù)并且會(huì)導(dǎo)致小燈泡不會(huì)發(fā)光.

（2）電壓表兩側(cè)的斷路點(diǎn)：如果斷路點(diǎn)發(fā)生在電壓表兩側(cè)，只會(huì)導(dǎo)致電壓表中沒(méi)有電流的通過(guò)，其他的電元部分都不會(huì)受到影響，所以電流表會(huì)顯示示數(shù)，電壓表不會(huì)顯示示數(shù)，小燈泡會(huì)正常發(fā)光.

（3）小燈泡兩側(cè)的斷路點(diǎn)：這時(shí)的電路中實(shí)際上是電壓表串聯(lián)在電路中.我們知道，初中的物理認(rèn)為電壓表的內(nèi)阻無(wú)限大，電路中微弱的電流無(wú)法使電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電壓變實(shí)測(cè)的是電源的電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)電流表測(cè)得的電路電流幾乎為0，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電壓表的讀數(shù)為電源的電動(dòng)勢(shì)，小燈泡由于幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，所以不發(fā)光.

2.短路

在短路的故障分析過(guò)程中.我們將其與電壓表、小燈泡、電流表與滑動(dòng)變阻器等四個(gè)元件進(jìn)行短路故障分析：

（1）由于電流表引起的短路，此種短路方式相當(dāng)于將將導(dǎo)線直接接于電流表的兩側(cè)，此時(shí)，電流表中不通過(guò)電流，并且對(duì)其他的電路元件不會(huì)產(chǎn)生大的影響，其表現(xiàn)為：電流表沒(méi)有示數(shù)，電壓表也沒(méi)有示數(shù)，小燈泡會(huì)正常發(fā)光.

（2）電壓表、小燈泡短路：相當(dāng)于用導(dǎo)線直接連接電壓表或者小燈泡的兩側(cè)的兩點(diǎn)，因?yàn)榇藭r(shí)的電壓表和小燈泡并聯(lián)在電路中，所以電壓表被短路的同時(shí)，小燈泡也被短路，這時(shí)候，電流不流經(jīng)電壓表和小燈泡，會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象：電流表有示數(shù)，電壓表沒(méi)有示數(shù)，小燈泡不發(fā)光.

（3）滑動(dòng)變阻器短路，相當(dāng)于用導(dǎo)線直接連接連接滑動(dòng)變阻器兩端的上下兩個(gè)不同的接線柱，滑動(dòng)變阻器的電阻為零，對(duì)電路不起調(diào)節(jié)的作用，所以會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象：電壓表和電流表的示數(shù)偏大，小燈泡會(huì)異常地亮.

3.連接錯(cuò)誤

（1）電流表和電壓表不正確的連接主要包括正負(fù)線柱接反，這樣產(chǎn)生的故障現(xiàn)象是電流表的指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)，如果選擇過(guò)大的量程，電表指針的偏轉(zhuǎn)會(huì)過(guò)小，如果選擇的量程過(guò)小，則會(huì)使電表指針的偏轉(zhuǎn)過(guò)大，因此這樣產(chǎn)生的故障現(xiàn)象會(huì)使電表指針偏轉(zhuǎn)到刻度盤(pán)的最右側(cè)；電流表和電壓表的位置如果互換，這時(shí)電壓表會(huì)串聯(lián)在電路中，此故障的現(xiàn)象和小燈泡斷路現(xiàn)象是相同的.

（2）滑動(dòng)變阻器不正確的連接包括兩個(gè)接線柱全部接在上接線柱上，因此故障的現(xiàn)象是滑動(dòng)變阻器根本不起調(diào)節(jié)作用，這時(shí)候電表的示數(shù)大，小燈泡實(shí)際功率會(huì)變大，小燈泡的發(fā)光會(huì)異常變亮；如果兩個(gè)接線柱全部接在下邊的接線柱上，這時(shí)候滑動(dòng)變阻器也不會(huì)起到調(diào)節(jié)的作用，電表示數(shù)顯示的會(huì)小，小燈泡的實(shí)際功率會(huì)變小，這時(shí)候小燈泡變暗.

三、電路故障分析的思路

一般解決電路的故障分析的思路：先判斷電路的連接情況，即檢查電路的各個(gè)元件是否完好，并且要檢查電路的各個(gè)產(chǎn)生間斷點(diǎn)的部位是否連接完好，綜合串聯(lián)以及并聯(lián)的電路特點(diǎn)進(jìn)行推理判斷，如果電路為串聯(lián)電路，其電壓表的示數(shù)如果變大，一種情況是電壓表所測(cè)得的電路內(nèi)部發(fā)生斷路，我們也稱之為“內(nèi)開(kāi)”；第二種情況是其中的一部分電路發(fā)生短路，簡(jiǎn)稱“外短”，此種情況下電壓表示數(shù)過(guò)小，我們稱之為“外短”；第三種情況是電壓表所測(cè)得的電氣短路我們稱為“內(nèi)短”；第四種情況是電壓表未測(cè)的部分發(fā)生短路，我們稱之為“外開(kāi)”.根據(jù)電流表的變化我們把情況分為兩種，其一是電流變變大，必有電器短路，電流表讀數(shù)變小有斷路.

中考題典例分析：

例1 小明按照?qǐng)D1所示的電路圖連接的實(shí)驗(yàn)電路，想測(cè)得電阻R的阻值，現(xiàn)在閉合圖中的開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑片P，隨后觀察電流表與電壓表的讀數(shù)如圖2、圖3所示，操作無(wú)誤，試問(wèn)電阻R為.