電路故障分析

科學實驗
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電路故障分析是綜合考查學生電路知識、電流表、電壓表特點以及電路中的物理量的規律等知識的一種型別題，也是考查學生解決實驗中可能遇到的實際問題的能力的好形式，因而是考試中必不可少的題型。電路故障，常見的情況是斷路和短路，檢驗的方法有小燈泡法、電壓表法、電流表法、導線法。下面以只存在一處故障為例說明故障判斷的方法。

一、斷路的判斷

1．斷路的主要變現。斷路最顯著的特徵是電路(並聯的幹路)中無電流（電流表無讀數），且所有用電器不工作（常是燈不亮），電壓表讀數接近電源電壓。如果發現這種情況，則電路的故障是發生了斷路。

2．判斷的具體方式。採用小燈泡法、電壓表法、電流表法、導線法等與電路的一部分並聯。原理是在並聯的部分斷路時，用小燈泡法、電壓表法、電流表法、導線法等與電路的一部分並聯再造一條電流的路徑，若這條路徑搭在哪裡使電路恢復通路，則與之並聯的部分就存在斷路。

（1）電壓表檢測法。把電壓表分別和逐段兩接線柱之間的部分並聯，若有示數且比較大（常表述為等於電源電壓），則和電壓表並聯的部分斷路（電源除外）。電壓表有較大讀數，說明電壓表的正負接線柱已經和相連的通向電源的部分與電源形成了通路，斷路的部分只能是和電壓表並聯的部分。

（2）電流表檢測法。把電流表分別與逐段兩接線柱之間的部分並聯，如果電流表有讀數，其它部分開始工作，則此時與電流表並聯的部分斷路。注意，電流表要用試觸法選擇合適的量程，以免燒壞電流表。

（3）導線檢測法。將導線分別與逐段兩接線柱之間的部分並聯，如其它部分能開始工作，則此時與電流表並聯的部分斷路。

（4）小燈泡檢測法。將小燈泡分別與逐段兩接線柱之間的部分並聯，如果小燈泡發光或其它部分能開始工作，則此時與小燈泡並聯的部分斷路。

例1在下圖所示電路中，電源電壓不變。閉合開關K，電路正常工作。一段時間後，發現其中一個電壓表示數變小，則（）

A.燈L可能變亮

B.燈L亮度可能不變

C.電阻R可能斷路

D.電阻R可能短路

分析：本題中電阻和燈泡串聯，電壓表V1測總電壓，讀數和電源電壓相等且保持不變，所以是電壓表V2讀數變小。V2測的是電阻R兩端電壓，根據分壓關係，它兩端電壓變小，L可視為定值電阻，V2的讀數只能變為零，則電燈L兩端電壓必變大，而變大的原因只能是R發生短路，或L發生斷路。對照題中選項，可判斷出A、D正確。

二、短路的判斷

並聯電路中，各用電器是並聯的，如果一個用電器短路或電源發生短路，則整個電路就短路了，後果是引起火災、損壞電源，因而是絕對禁止的。

串聯短路也可能發生整個電路的短路，那就是將導線直接接在了電源兩端，其後果同樣是引起火災、損壞電源，因而是絕對禁止的。

較常見的是其中一個用電器發生區域性短路。一個用電器兩端電壓突然變大，或兩個電燈中突然一個熄滅，另一個同時變亮，或電路中的電流變大等。這些情況是經常考查的主要方式。

1．短路的具體表現：

（1）整個電路短路。電路中電錶沒有讀數，用電器不工作，電源發熱，導線有糊味等。

（2）串聯電路的區域性短路。某用電器（發生短路）兩端無電壓，電路中有電流（電流表有讀數）且較原來變大，另一用電器兩端電壓變大，一盞電燈更亮等。

2．判斷方法：短路情況下，是“導線”成了和用電器並聯的電流的捷徑，電流表、導線並聯到電路中的檢測方法已不能使用，因為，它們的電阻都很小，並聯在短路部分對電路無影響。並聯到其它部分則可引起更多部位的短路，甚至引起整個電路的短路，燒壞電流表或電源。所以，只能用電壓表檢測法或小燈泡檢測法。

（1）電壓表檢測法。把電壓表分別和各部分並聯，導線部分的電壓為零表示導線正常，如某一用電器兩端的電壓為零，則此用電器短路。

（2）小燈泡檢測法。把小燈泡分別和各部分並聯，接到導線部分時小燈泡不亮（被短路）表示導線正常。如接在某一用電器兩端小燈泡不亮，則此用電器短路。

例2在下圖中，當開關K閉合後，兩隻小燈泡發光，電壓表示數為4V。過了兩分鐘，電壓表示數突然變為0，經檢查除小燈泡外其餘器材的連線良好，請分析造成這種情況的原因可能有：_____________________。