黃鵬

電路故障分析是綜合考查學(xué)生的電路知識(shí)、電流表電壓表的應(yīng)用特點(diǎn)以及電路的物理規(guī)律的一種綜合類(lèi)型題，還是考查學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

要掌握初中物理電路故障的分析方法就必須先了解初中物理電路故障的類(lèi)型及其成因.

電路是電源、用電器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線組成的電流的路徑，通常有串聯(lián)、并聯(lián)兩種方式.電路故障的基本類(lèi)型有兩種：斷路和短路.

斷路是指電路中某處斷開(kāi)，造成整個(gè)電路開(kāi)路，電路中無(wú)電路，有電器無(wú)法工作，其形成原因有：（1）連接電路時(shí)導(dǎo)線未接好或斷開(kāi)；（2）燈泡燈絲燒斷，即用電器損壞；（3）燈泡或用電器接觸不良.

短路分為電源短路和用電器短路兩種：

電源短路指導(dǎo)線（或電流表）不經(jīng)過(guò)用電器而直接接到電源兩極，導(dǎo)致電路中電流過(guò)大，燒壞電源甚至引起火災(zāi)，因而這是絕對(duì)禁止的.

較常見(jiàn)的是串聯(lián)電路中的一個(gè)用電器發(fā)生局部短路，是因?yàn)橛秒娖鲀啥吮粚?dǎo)線直接接通而導(dǎo)致用電器無(wú)法正常.

初中物理簡(jiǎn)單電路的故障題型幾乎都是針對(duì)斷路和用電器局部短路兩種原因，因此分析總結(jié)電路故障判定的方法和技巧也是圍繞斷路和用電器局部短路而展開(kāi)的.初中物理電路故障的判定方法多樣化，其中較為簡(jiǎn)單且比較直觀的判定方法是如導(dǎo)線、小燈泡、電流表、電壓表等電路元件判斷，本文中將就這幾種器材的使用判定方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的歸納總結(jié).

1使用導(dǎo)線判定電路故障

物理電學(xué)中，導(dǎo)線作為電流流動(dòng)的載體，其特征是電阻很小，可以忽略不計(jì).簡(jiǎn)單模擬電路中的導(dǎo)線電阻通常視為零，導(dǎo)線既可以作為輸送電流的通道，又極容易造成短路問(wèn)題出現(xiàn)，使用導(dǎo)線判定電路故障，正是利用其能造成短路這一特點(diǎn).

例1

如圖1所示，閉合開(kāi)關(guān)S，燈L1和L2均不亮.其中某個(gè)電路元件發(fā)生故障，請(qǐng)找出其中發(fā)生故障的元件.

分析

觀察電路圖，L1與L2是串聯(lián)方式，根據(jù)題意可知故障是其中某個(gè)元件斷路，利用導(dǎo)線并聯(lián)短路的方法可查找出斷路的元件.

方法：將導(dǎo)線依次接在ab、bc、cd兩點(diǎn)間，若電路中燈亮了，則與導(dǎo)線并聯(lián)處元件斷路.如接ab兩點(diǎn)間，其作用是將L1燈泡短路，若L2燈亮，則說(shuō)明L1燈斷路；若L2燈不亮，則可能是L2燈斷路或可能是開(kāi)關(guān)S斷路，依次接入bc、cd以上述方法可最終找出故障.

2使用小燈泡判定電路故障

使用小燈泡判定電路故障時(shí)，通常是將小燈泡并聯(lián)在待判定用電器兩端，與之構(gòu)成并聯(lián)，再利用并聯(lián)電路各支路用電路互不影響的特點(diǎn)，進(jìn)行分析判斷.

例2

如圖1所示，閉合開(kāi)關(guān)S，發(fā)現(xiàn)燈泡L1、L2均不亮，電路中某個(gè)元件發(fā)生故障，現(xiàn)有規(guī)格與L1，L2相同且完好的燈泡L′，試找出電路故障.

分析

根據(jù)題中所給提示，很明顯該電路故障是斷路，則可利用L′與各電路元件并聯(lián)，找出其故障.

方支：將L′依次接在ab、bc、cd兩點(diǎn)間，若電路中有燈發(fā)光且L′也發(fā)光，則與L′并聯(lián)處元件斷路.

3使用電流表判定電路故障

電流表是測(cè)量電路中電流大小的儀器，其正確使用方法是必須與被測(cè)用電器串聯(lián).一般情況下，電流表不能與被測(cè)用電器并聯(lián)，原因是電流表內(nèi)阻非常小，類(lèi)似于導(dǎo)線，其電阻可等同于零，因此如果電流表并聯(lián)，則用電器被短路，電流表可能被損壞.

3.1電流表判定電路故障的方法之一

在不會(huì)發(fā)生電源短路的前提下，將電流表并聯(lián)在用電器兩端使其短路，觀察其他用電器工作情況以及電流表是否有示數(shù).

例3

如圖1所示，閉合開(kāi)關(guān)S，燈泡L1、L2均不亮，電路中某個(gè)元件發(fā)生故障，現(xiàn)有電流表一個(gè)，請(qǐng)利用電流表找出電路中的故障.

分析

根據(jù)題中所給提示，可以判定電路故障是斷路，可利用電流表與導(dǎo)線相同的特點(diǎn)，將電流表并聯(lián)在各元件兩端，找出故障原因.

方法：將電流表依次并聯(lián)在ab、bc、cd兩點(diǎn)間，若電路中燈泡發(fā)光且電流表有示數(shù)，則與電流表并聯(lián)處發(fā)生斷路.

3.2電流表判定電路故障的方法之二

結(jié)合串聯(lián)、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律以及歐姆定律等物理知識(shí)，綜合分析判斷.

例4

如圖2所示，閉合開(kāi)關(guān)后，兩個(gè)電流表的示數(shù)相同，判斷電路出現(xiàn)的故障.

分析

觀察電路圖L1、L2是并聯(lián)，A1電流表測(cè)L1支路電流，A電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路中電流的規(guī)律：并聯(lián)電路中，干路總電流等于各支路電流之和，則A電流表示數(shù)應(yīng)等于L2燈與L1燈電流之和，現(xiàn)兩電流表示數(shù)相等，則說(shuō)明L2支路無(wú)電流，即L2支路可能斷路，結(jié)合該電路是并聯(lián)，所以電路故障是燈L2斷路.

4使用電壓表判定電路故障

電壓表是測(cè)量用電器兩端電壓的儀器，正確使用方法是并聯(lián)在用電器兩端.電壓表不能串聯(lián)在電路中，因其內(nèi)部電阻很大，串聯(lián)時(shí)會(huì)造成斷路故障.

在初中物理電路故障分析題型中，大多數(shù)都會(huì)涉及到電壓表，掌握利用電壓表分析電路故障的方法既適用又重要.

使用電壓表分析判定串聯(lián)電路故障時(shí)，可以分兩步：

第一步根據(jù)題意初步斷定電路的故障類(lèi)型，即斷路或局部短路；

第二步結(jié)合不同故障時(shí)電壓表有無(wú)示數(shù)判定故障.

4.1電路是斷路故障

（1）電壓表有示數(shù)且示數(shù)等于或接近于電源電壓時(shí)，則與電壓表并聯(lián)用電器斷路，因?yàn)閿嗦诽庪娮锜o(wú)窮大，根據(jù)串聯(lián)電路中電阻分壓規(guī)律，斷路處兩端電壓接近于電源電壓.

（2）電壓表無(wú)示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)用電器無(wú)故障，因?yàn)閿嗦诽庪妷航咏陔娫措妷?，根?jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律，則無(wú)故障的用電器兩端電壓很小，接近于零.

4.2電路是短路故障

（1）電壓表無(wú)示數(shù)，則該用電器短路，理由是用電器如果短路，等同于該處是導(dǎo)線，因?qū)Ь€電阻幾乎為零，所以其兩端電壓也接近于零.

（2）電壓表如果有示數(shù)，則該用電器無(wú)故障，因是短路故障，故電路是通路，該用電器能工作，其兩端有電壓.