电路故障分析学案.docx

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电路故障分析学案

电路故障分析

电路故障分析是综合考查学生电路知识、电流表、电压表特点以及电路中的物理量的规律等知识的一种类型题，也是考查学生解决实验中可能遇到的实际问题的能力的好形式，因而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，检验的方法有小灯泡法、电压表法、电流表法、导线法。

下面以只存在一处故障为例说明故障判断的方法。

 一、断路的判断

 1．断路的主要变现。

断路最显著的特征是电路（并联的干路）中无电流（电流表无读数），且所有用电器不工作（常是灯不亮），电压表读数接近电源电压。

如果发现这种情况，则电路的故障是发生了断路。

2．判断的具体方式。

采用小灯泡法、电压表法、电流表法、导线法等与电路的一部分并联。

原理是在并联的部分断路时，用小灯泡法、电压表法、电流表法、导线法等与电路的一部分并联再造一条电流的路径，若这条路径搭在哪里使电路恢复通路，则与之并联的部分就存在断路。

（1）电压表检测法。

把电压表分别和逐段两接线柱之间的部分并联，若有示数且比较大（常表述为等于电源电压），则和电压表并联的部分断路（电源除外）。

电压表有较大读数，说明电压表的正负接线柱已经和相连的通向电源的部分与电源形成了通路，断路的部分只能是和电压表并联的部分。

（2）电流表检测法。

把电流表分别与逐段两接线柱之间的部分并联，如果电流表有读数，其它部分开始工作，则此时与电流表并联的部分断路。

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。

将导线分别与逐段两接线柱之间的部分并联，如其它部分能开始工作，则此时与电流表并联的部分断路。

 （4）小灯泡检测法。

将小灯泡分别与逐段两接线柱之间的部分并联，如果小灯泡发光或其它部分能开始工作，则此时与小灯泡并联的部分断路。

 例1　在下图所示电路中，电源电压不变。

闭合开关K，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

 分析：

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。

对照题中选项，可判断出A、D正确。

二、短路的判断

 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。

 串联短路也可能发生整个电路的短路，那就是将导线直接接在了电源两端，其后果同样是引起火灾、损坏电源，因而是绝对禁止的。

 较常见的是其中一个用电器发生局部短路。

一个用电器两端电压突然变大，或两个电灯中突然一个熄灭，另一个同时变亮，或电路中的电流变大等。

这些情况是经常考查的主要方式。

 1．短路的具体表现：

（1）整个电路短路。

电路中电表没有读数，用电器不工作，电源发热，导线有糊味等。

（2）串联电路的局部短路。

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，一盏电灯更亮等。

 2．判断方法：

短路情况下，是“导线”成了和用电器并联的电流的捷径，电流表、导线并联到电路中的检测方法已不能使用，因为，它们的电阻都很小，并联在短路部分对电路无影响。

并联到其它部分则可引起更多部位的短路，甚至引起整个电路的短路，烧坏电流表或电源。

所以，只能用电压表检测法或小灯泡检测法。

（1）电压表检测法。

把电压表分别和各部分并联，导线部分的电压为零表示导线正常，如某一用电器两端的电压为零，则此用电器短路。

（2）小灯泡检测法。

把小灯泡分别和各部分并联，接到导线部分时小灯泡不亮（被短路）表示导线正常。

如接在某一用电器两端小灯泡不亮，则此用电器短路。

例2　在下图中，当开关K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：

_____________________。

 分析：

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。

因为原来电压表有示数，可排除原因一的情况。

那么还有两种情况都是可能的。

【练一练】

 1．在下图所示的电路中，电源电压等于6V，合上开关后电压表示数为6V。

经分析得出，电路中可能发生的情况是：

______________________________。

2．在如图14所示的电路中，电源电压不变。

闭合开关K后，灯L1、L2都发光。

一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因可能是（　　）

 A.灯L1短路   B.灯L2短路

 C.灯L1断路   D.灯L2断路

 3．在图16所示的电路中，电源电压不变。

闭合开关K后，灯L1、L2都发光，—段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表Vl的示数变小，电压表V2的示数变大，则产生这一现象的原因是（   ）

 A.灯L1断路。

      B.灯Ll短路。

 C.灯L2断路。

      D.灯L2短路。

 4．小明按如图甲所示的电路进行实验，当开关闭合后，V1和V2的指针位置完全一样，如图乙所示，造成这一现象的原因是（   ）

 A.可能Ｌ1开路 B.可能Ｌ2短路

 C.可能V1和V2所选量程不相同，Ｌ1短路      

D.可能V1和V2所选量程不相同，电路各处完好

 5．下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，电流表和电压表均有读数．则故障原因可能是（  ）

A.L1断路        B.L1短路   

 C.L2断路        D.L2短路

 6．下图所示的电路中，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L1处短路　　B.灯L2处短路

 C.灯L1处断路　　D.灯L2处断路 

 7．下图所示，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L2的接线短路　　 B.灯L1的接线短路 　　

 C.灯L1的灯丝断了  D.灯L2的灯丝断了

初三物理电路故障分析

    电路既然有了故障，那么它的外在现象就很不正常了。

如灯泡不亮，电流表指针不偏转，电压表的示数要么为零、要么等于电源电压等等。

按照电表在电路中使用时的方法不同，又可以把此类故障题分为以下两种情况：

（一）电压表、电流表固定测试

以下图所示的电路图为例，从电压表的示数着手，可以得到如下所示的故障分析表：

电压表示数

原因分析

具体表现

伴随的其他现象

电压表

示数为零

①干路断

 L2断丝

灯不亮，电流表无示数

②电压表被短路

 L1被短路

一灯亮，电流表有示数

③电压表接触不良

 电压表接线柱接触不良

两灯亮，电流表有示数

电压表示数为电源电压

④V表直接并在电源两端

 L2被短路

一灯亮，电流表有示数

⑤电压表串联接入

 L1断丝

灯不亮，电流表指针几乎不偏转

 说明：

①由于电压表和灯L1并联，所以L1所在的支路不在干路之列。

②当电压表串联接入电路中时，因电压表的电阻远远大于灯泡的电阻，根据串联电路的分压作用，电压表两端的电压也将远远大于灯泡的电压，一般认为等于电源电压。

③上表中没有考虑电压表和电流表坏了的情况。

从表中可以看出，不同的故障对应有不同的现象，所以我们可以根据外在的现象来判断内在的故障。

在用上表来解题时，重要的是理解原因和现象的因果关系而不是死记硬背。

例1：

在如图所示的电路中，当闭合开关S后，发现两灯都不亮，电流表的指针几乎指在“0”刻度不动，电压表指针则有明显偏转，该电路中的故障可能是（   ） 

  A．电流表坏了           B．灯泡Ｌ1的灯丝断了

   C．两个灯泡都断路       D．灯泡Ｌ2的灯丝断了

【分析】“电压表指针则有明显偏转”意指电压表的示数已等于电源电压，再结合“灯不亮、电流表的指针几乎指在‘0’刻度不动”的现象，可知此故障的原因应为表中的第5种情况。

故选D。

例2图

例2．如图,由于电路中有一处发生故障，导致电压表的示数为0，则下列关于电路故障的说法中正确的是（  ）

A．一定是灯泡L1短路      B．可能是灯泡L1开路

C．可能是灯泡L2短路      D．可能是灯泡L2开路    

【分析】由表中可知，“电压表示数为0”应有三种可能性，故不应选A而应选D。

（二）电压表移动测试

    解此类故障题的关键是要理解：

当电压表的示数不为0时，一定有电流流进电压表（尽管这股电流非常小），进而可以推断出“干路不断”；反之，若电压表示数为０，则在流经电压表的支路上肯定存在断路现象。

我们可以用下面的流程图来体现这层意思。

          电压表有示数→一定有电流流进电压表→干路不断

例3．两盏电灯串联如图所示，电源电压是6伏。

闭合开关以后，电灯不亮，导线都是好的。

用电压表测A、B间和B、C间的电压都是0，而测得C、D间的电压是6伏。

则故障可能是（    ）

 A．L1断路       B．L2断路

 C．开关没接通   D．以上都有有可能

【分析】设想把电压表接在C、D间（如图），从C、D间的电压是6伏，可知一定有电流流进电压表，进而可知干路一定不断，故选C。

事实上，我们也可以从电流的流经路线来分析，既然有电流流进电压表，则“正极→A点→L1→B点→L2→C点→电压表→D点→负极”一定是通路。

同样也可选出正确答案C。

例4．如图，L1、L2是两盏完全相同的小灯泡。

S闭合后，L1、L2均能正常发光，过一会儿两灯均不亮。

若用导线分别连接S、R两端，电路均无变化，L1、L2仍不亮。

若用电压表测L2两端的b、c两点，电压表的示数明显高于L2的额定电压。

则（    ）

  A．L1的灯丝断了     B．L2的灯丝断了

  C．S损坏了          D．电阻R损坏了

【分析】同上题相似，电压表测b、c两点时有电压，可知干路一定不断（把电压表接在电路上后便可显示干路），故正确答案应为B。

由于此时电压表变成了事实上的串联，故而才有题中的“电压表的示数明显高于L2的额定电压”。

最后，安排了几道练习题供同学们思考：

1、如图所示电路，闭合开并，两只灯泡都不亮，且电流表和电压表的指针会都不动。

现将两灯泡L1和L2的位置对调，再次闭合开关时，发现两只灯泡仍不亮，电流表的指针仍不动，但电压表的指针却有了明显的偏转，该电路的故障可能是（）

A．从ａ点经电流表到开关这段电路中出现断路

B．灯泡Ｌ1的灯丝断了

C．灯泡Ｌ2的灯丝断了

D．电流表和两个灯泡都坏了

2、在如图所示的电路中，电源电压不变。

闭合开关S后，灯L1、L2都发光。

一段时间后，其中的一盏灯突然熄灭，而电压表V1的示数变大，电压表V2的示数变小。

则产生这一现象的原因是（）

A．灯L1断路B．灯L2断路

C．灯L1短路D．灯L2短路

3、如图，闭合开关后，发现L1和L2都不亮。

为了检查电路中的故障，用电压表去测电压，使电压表的“+”接线柱与a点相连，用另一接线柱分别与b、c、d相连时，电压表的读数为5.6伏，与e相连时的读数为0。

根据上述结果，可以判断：

完好的元件有________________；发生故障的元件有____________；不能判断的部分有_____________。

电路故障分析

例题一：

如图所示，两个灯泡组成串联电路，电源电压是6V.闭合开关S后，两灯均不发光，用一只理想电压表测量，电路中ab间的电压为零，bc间的电压为6V.则电路中的故障可能为：

（）

A.L1短路且L2断路B.L1、L2均断路

C.L1断路且L2短路D.只有L2断路

分析与解答：

两个灯泡均不亮，表明电路断开，电路中无电流，此时两端与电压表两接线柱联接的电路中若有电源，则电压表的示数即等于电源电压，而两端与电压表相接的电路中无电源，则电压表的示数为零.由此可知，b、c间电压等于电源电压，则以b、c为两个端点的电路中包含有电源，既b、c间是断开的，a、b是连同的.a、b间不管是短路还是不短路，电压皆为零，因为a、b间无电源.答案应选A、D.

例题二：

如图所示，闭合开关S后，和两盏电灯都不亮，电流表指针几乎没有偏转，电压表指针明显偏转，该电路的故障可能是（）

A．灯丝断了B．灯丝断了

C．电流表损坏D．灯口处短路

练习题

1、如图1：

两盏相同的电灯在闭合开关后都能发光.过一会儿，两盏灯突然都不亮了，且电压表、电流表的示数都变为零，此时，电路发生的故障可能是：

（）

A.电灯L1的灯丝断了B.电灯L2的灯丝断了

C.电灯L1短路D.电灯L2短路

2、如图2所示，闭合开关S后，和两盏电灯都不亮，电流表指针几乎没有偏转，电压表指针明显偏转，该电路的故障可能是（）

A、灯丝断了B、灯丝断了

C、电流表损坏D、灯口处短路

3、图3所示的电路中小灯泡正常发光．若将电流表和电压表的位置对换，则（）

A.小灯泡不会发光B.小灯泡会被烧坏

C.电流表示数不变D.电压表示数不变

图1图2图3

4、在图4中所示的电路中，电源电压保持不变.闭合开关S，电路正常工作.过了一会儿，一个电表的示数变大，另一个电表的示数变小，则下列判断中正确的是（）

A.电阻R一定断路B.电阻R一定短路

C.灯L的亮度可能不变D.灯L可能变亮

5、某同学做电学实验，如图5所示电路，开关闭合后，小灯泡发光，两表均有示数.在实验过程中，突然电灯熄灭电压表示数增大电流表示数几乎为零.请判断出现该现象的原因是（）

A.灯泡被短路B.开关被断开

C.灯丝被烧断D.滑动变阻器被烧断

6、如图6：

电源电压保持不变，闭合开关后，灯L1、L2都亮了.过一会，其中一盏灯突然熄灭了，但电流表电压表的读数都不变，发生这一现象的主要原因是（）

A.灯L1短路B.灯L1断路

C.灯L2短路D.电灯L2断路

           图4图5图6