初中物理电路故障研究分析方法

-.z.电路故障的种类及判断方法一、电路故障及其种类：1、电路故障：电路连接完成后，闭合开关通电时，发现整个电路或者局部电路无法正常工作的现象叫电路故障；2、电路故障类型，主要有两种，短路和断路。断路原因：元件损坏、接触不良短路：分为电源短路和局部短路两种。eq\o\ac(○,1)电源短路:指电流不经过用电器而直接从电源的正极回到负极。电源短路，有如下列图两种情况，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。导致电路中电流过大，从而烧坏电源或者电流表。这两种情况都是绝对不允许的。eq\o\ac(○,2)局部短路:指的是串联的多个元件〔含用电器、电表、开关〕中的一个或多个〔当然不是全部〕在电路中不起作用〔无电流通过该元件〕，这种情况通常是由于接线的原因或者电路发生故障引起的，一般不会造成较大的危害。根据短路元件的不同又分为：用电器短路、电表短路、开关短路几种。注意：在并联电路中，一旦用电器短路，同时就会造成电源短路。3、家庭电路的电路故障：家庭电路的故障是常考的题型之一，家庭电路常见故障有四种：断路、短路、过载和漏电。断路电灯不亮，用电器不工作，说明电路中出现断路。断路时电路中无电流通过，该故障可用测电笔查出。短路短路就是指电流没有经过用电器而直接构成通路。发生短路时，电路中的电阻很小，电流很大，保险丝自动熔断。假设保险丝不适宜，导线会因发热，温度迅速升高，而引发火灾。过载电路中用电器总功率过大，导致通过导线的总电流大于导线规定的平安电流值。出现这种情况轻者导致用电器实际功率下降；重者导线会因过热而引发火灾。漏电如果导线外层或用电器的绝缘性能下降，则有电流不经用电器而直接"漏〞入地下，漏电会造成用电器实际功率下降，也能造成人体触电。使用漏电保护器能预防漏电的发生。例1小明晚上做功课，把台灯插头插在书桌边的插座上，闭合台灯开关，发现台灯不亮。为了找出故障原因，小明把台灯插头插入其他插座，发现台灯能正常发光，用测电笔插入书桌边的插座孔进展检查，发现其中一个孔能使测电笔的氖管发光，故障原因可能是〔〕A．进户线火线上的熔丝烧断B．进户线零线断了C．书桌边的插座与零线断开D．书桌边的插座与火线断开点拨：家庭电路中的两根电线，一根是火线，另一根是零线，它们间的电压是220V。正常情况下，零线与大地之间无电压，火线与大地之间电压是220V。测电笔的氖管只要发光，就说明它接触的是火线。这样可排除选项中的A、D，再根据把台灯插头插入其他插座，台灯能正常发光，可排除B。应选C。例2暑期，徐延同学家新装了一台3kW的空调机，试用了一会儿，家中突然停电，检查发现熔丝断了。导致上述故障的原因可能是()A．插头和插座接触不良B．电路中用电器的总功率过大C．空调机内部断路D．控制空调机的开关短路点拨：熔丝断了，只可能有两个原因：短路和过载。选项A、C都是电路中出现断路，不会造成熔丝熔断。选项D开关短路，不是电路短路，只会造成开关常闭。选项B中用电器的总功率过大，导致通过熔丝的总电流大于熔丝的熔断电流，使熔丝熔断。答案：B例3小亮在开着空调的书房里复习功课，妈妈在厨房忙着做晚饭，当她把电饭煲的插头插入插座时，家里的空气开关就"跳闸〞了，原因可能是电饭煲插头内部发生了〔〕，导致电路中〔〕过大，引起"跳闸〞。点拨：空气开关在电路中发生短路、过载、欠压〔电压过低〕等异常情况时能自动切断电路。从此题情况看，空气开关"跳闸〞只可能是短路引起的。答案：短路；电流例4暑期持续的"桑拿天〞，居民家里的空调、电扇都闲不住，导致电路火灾时有发生，火警不断，消防车拉着警笛吼叫而出，赶往火灾现场。调查发现，起火原因如出一辙：电线超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮。根据学过的物理知识答复：〔1〕"超负荷〞是指电路中的〔〕过大〔选填"电流〞或"电阻〞〕。〔2〕使火灾发生的理论依据是〔〕。〔3〕请你提出一条预防这种火灾发生应采取什么措施〔〕。点拨：电线超负荷是生活用语，它实际就是指物理中的过载，是由电路中电流过大引起的。物理中为研究问题的方便，一般忽略导线的电阻，这是一种理想化的方法。但家庭电路中导线的电阻是不能忽略的，当电路中电流过大时，根据发热功率的公式：P=I2R〔R为输电线的电阻〕，单位时间内产生的热量就多，从而引发火灾。要预防这种火灾，就可以从用电器和输电线两个方面考虑。答案：(1)电流。(2)电流越大，根据发热功率的公式：P=I2R〔R为输电线的电阻〕，单位时间内产生的热量就多。〔3〕大功率的用电器穿插使用；换用横截面积较大〔或较粗〕的输电线；做好电路的散热工作。二、电路故障模拟实验如下图，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，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、电路故障的判断方法:使用电压表、电流表、小灯泡、导线等都可以判断故障所在，检测其它电路故障方法：〔一〕．将完好的用电器与被测电路并联。〔针对串联电路中的断路故障〕1．用电器正常工作。说明：被测电路上发生断路。2．用电器不能工作。说明：未测电路上发生断路。〔二〕．用导线与被测电路并联。〔针对串联电路〕1．未测电路正常工作。说明：被测电路上发生断路。2．未测电路不能工作。说明：未测电路上发生断路。解析：如右图1开关s闭合时，①两灯都不发光，当把导线接AB两点时，假设L2灯发光，说明可能是L1灯断路，也可能是开关、电源处断路；假设L2不发光，说明可能是L2灯断路，也可能是开关电源处断路。同理导线接BC两点时和这类似，只不过是把L2换成L1。②两灯有一个发光，说明电路中出现了短路。〔三〕．利用电流表1．对于电路中原有的电流表示数变化情况分析。〔1〕示数增大。说明：电路〔或支路〕中局部用电器被短路。〔所有用电器都被短路，则电流表烧毁〕〔2〕示数减小。说明：①电路〔或支路〕中发生断路。②电流表坏了。〔3〕示数不变。说明：除电流表所在支路以外的其它支路上发生断路。〔针对并联电路〕2．将电流表与被测电路并联分析。〔针对串联电路〕〔1〕有示数。说明：被测电路上发生断路。〔2〕无示数。说明：未测电路上发生断路。〔四〕．利用电压表。1．对于电路中原有的电压表示数变化情况分析。〔1〕示数增大。说明：未与电压表并联的用电器被短路。〔2〕示数减小。说明：①与电压表并联的被测电路上发生短路。②电压表与电源正负极间发生断路。③电压表坏了。〔3〕示数不变。说明：除电压表所在支路以外的其它支路上发生断路。2．将电压表与被测电路并联分析。〔1〕有示数。说明：电压表与电源正负极间是通路的。〔2〕无示数。说明：①与电压表并联的被测电路上发生短路；②电压表与电源正负极间发生断路解析：如右图所示的电路中，闭合开关后，①假设两灯都不发光，电压表示数很大，电流表示数为零，说明是L1断路。②假设有一个灯发光，电压表示数为零，电流表有示数，说明是L1短路。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。*同学连接了如图1所示的电路，闭合开关S后，发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进展测量，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C．d、e间出现断路D．e、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。假设被测元件通路，由于电压表电阻很大，等效于断路，对电路无影响，其示数为零；假设被测元件断路，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。此题中电压表测得，说明电源可提供3V电压；，说明a、d两点与电源两极相连的电路*处断开，，说明故障在d、e两点之间且为断路。选择C。电压表有示数说明：eq\o\ac(○,1)______________________________________eq\o\ac(○,2)______________________________________方法二、导线检测法例2〔06大连〕如下图，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"无流〞，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，应选D。注意：电流表、小灯泡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、根据现象判断电路故障的口诀：1．串联电路中：无流断有压，有流短无压。2．并联电路中：独断单支停，一短全局输。3.家庭电路中：断在明灭间，短在后通点。图13题组一：〔在串联电路中〕图131、在如图13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：______________________________。假设电压表示数为0V，电路中可能发生的情况是___________________.图192、在图19所示的电路中，当开关K闭合时，灯L1、L2均不亮。*同学用一根导线去查找电路的故障。他将导线先并接在灯L1两端时发现灯L2亮，灯L1不亮，然后并接在灯L2两端时发现两灯均不亮。由此可以判断()

(A)灯L1断路(B)灯L1短路(C)灯L2断路(D)灯L2短路。图193、如右图所示电路，有一位同学连好电路后，闭合开关发现灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，电路故障是：A、a、b连续路B、c、d连续路C、e、f连续路D、e、f短路图164、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()图16(A)灯L1断路。(B)灯Ll短路。(C)灯L2断路。(D)灯L2短路。5、在如图18所示的电路图中，当开关K闭合时〔〕图18A．整个电路发生短路。B.电流表示数变小。图18C.电流表示数不变化。D.电流表示数变大。图4图4L1L2A．L1断路B．L1短路C．L2断路D．L2短路总结一：______________________________________________________________________________________题组二：〔在并联电路中〕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．灯断路总结二：________________________________________________________________________________________________________________________题组三：家庭电路故障练习：1．如图1所示，当开关S闭合后，发现电灯L不亮，用测电笔测试c、d两点时，氖管都发光，测试a