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初中物理電路故障的判斷分析

2015-08-07 01:17:11王培強(qiáng)
中學(xué)課程資源 2015年7期
關(guān)鍵詞:判斷斷路短路

王培強(qiáng)

摘 要:電路故障分析是物理中考中出現(xiàn)頻率極高的一個(gè)考點(diǎn),也是學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)。電路故障只有短路和斷路兩種類型,根據(jù)燈泡的亮滅、電流表和電壓表的示數(shù)就可以推理出電路具體的故障。

關(guān)鍵詞:電路故障 判斷 短路 斷路

縱觀歷年來全國各地的中考試題,不難發(fā)現(xiàn)電路故障題屢見不鮮。電路故障分析之所以重要,是因?yàn)樗瓤梢跃C合考查學(xué)生電路連接,電流表、電壓表的特點(diǎn)以及串并聯(lián)電路、電流、電壓、電阻的規(guī)律等知識(shí),又可以考查學(xué)生在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)對遇到的實(shí)際問題的處理能力。

電路故障只有兩類:短路和斷路。判斷電路故障主要依據(jù)電學(xué)元件和電表的外在現(xiàn)象,當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)主要表現(xiàn)為燈泡的亮滅變化,電流表、電壓表示數(shù)變化。下面結(jié)合例題對這兩類電路故障進(jìn)行細(xì)致的分析,以幫助大家解決電路故障分析這一難點(diǎn)。

一、短路故障判斷

短路分為電源短路和用電器短路。電源短路就是把電源的兩端用導(dǎo)線直接或間接地連接起來,電流從電源正極沒有經(jīng)過任何用電器直接回到電源負(fù)極。電源短路容易造成電源燒壞,甚至發(fā)生火災(zāi),極其危險(xiǎn),因此電路中不允許出現(xiàn)電源短路。

用電器短路是指導(dǎo)線直接或間接把用電器兩端連接起來,電流只通過導(dǎo)線,而不通過用電器。用電器短路時(shí)電路中有電流,并且大于短路前的電流,僅被短路的用電器不工作,其他用電器照常工作。

1.串聯(lián)電路的短路故障

【例1】(2013·日照)小明“測量小燈泡的電功率”,根據(jù)如圖1所示的電路連好后,閉合開關(guān)S,發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光,電壓表無示數(shù),電流表有示數(shù)但超出量程,則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是( )

A.小燈泡發(fā)生短路

B.小燈泡發(fā)生了斷路

C.滑動(dòng)變阻器發(fā)生了短路

D.滑動(dòng)變阻器的滑片接觸不良

解析:此電路為串聯(lián)電路,且只有一個(gè)燈泡,電流表有示數(shù)可斷定為短路;因?yàn)槿綦娐窋嗦罚瑒t電路中沒有電流。據(jù)燈泡不發(fā)光可斷定為燈泡短路,也可根據(jù)電壓表無示數(shù)斷定燈泡短路。此題答案選A。

【例2】(2014·蘭州)在如圖2所示的電路中,電源電壓保持不變,燈泡L1或L2中有一個(gè)發(fā)生了短路故障,當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),下列現(xiàn)象中不可能出現(xiàn)的是( )

A.電壓表無示數(shù),燈泡L1不發(fā)光

B.電壓表有示數(shù),燈泡L2不發(fā)光

C.電壓表和電流表都沒有示數(shù)

D.電壓表和電流表都有示數(shù)

解析:此電路為串聯(lián)電路且有兩個(gè)燈泡,其中一個(gè)燈泡短路熄滅,另一個(gè)燈泡必亮,則電路中的電流表有示數(shù)。若燈泡L1不發(fā)光,則燈泡L1短路,燈泡L1電壓為零,燈泡L2電壓等于電源電壓;若燈泡L2不發(fā)光,則燈泡L2短路,燈泡L2電壓為零,燈泡L1電壓等于電源電壓。因此不可能出現(xiàn)電流表示數(shù)為零的情況。此題答案選C。

2.并聯(lián)電路的短路故障

在如圖3所示的并聯(lián)電路中,若燈泡L1短路,如圖4所示,因?yàn)長1和L2并聯(lián),L1短路,L2同樣短路,電流不經(jīng)過任何一個(gè)燈泡回到電源負(fù)極,故電源短路。這種情況下,不但兩個(gè)燈泡不工作,而且會(huì)造成電源燒壞,甚至發(fā)生火災(zāi)。中考試題中不會(huì)出現(xiàn)電源短路的情況,也就是說中考試題中不會(huì)出現(xiàn)并聯(lián)電路短路的故障。

二、斷路故障判斷

斷路是指用電器與導(dǎo)線接觸不良,導(dǎo)線斷了,開關(guān)斷開等情況。電路任何一處斷了都稱為斷路。當(dāng)電路斷路時(shí),電路中沒有電流,燈泡不亮,用電器不工作。

1.串聯(lián)電路的斷路故障

【例3】(2013·威海)如圖5所示,電路電源電壓為12 V,閉合開關(guān)S,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,小燈泡始終不亮,電流表示數(shù)為零,電壓表示數(shù)為12 V,則電路發(fā)生的故障可能是( )

A.開關(guān)接觸不良

B.電流表斷路

C.滑動(dòng)變阻器斷路

D.燈泡斷路

解析:此電路為串聯(lián)電路,且只有一個(gè)燈泡,據(jù)燈泡不亮和電流表示數(shù)為零可斷定為斷路,再由電壓表示數(shù)等于電源電壓可知燈泡斷路。依據(jù):當(dāng)燈泡斷路時(shí),電壓表串聯(lián)在電路中,電壓表的電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的電阻,電路中的電流非常小,電流表無法感知,電流表的示數(shù)為零。根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn),電壓按電阻分配,故電壓表分擔(dān)了幾乎全部的電源電壓。此題答案選D。

【例4】(2013·東營)某同學(xué)在探究串聯(lián)電路電流規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,按圖6連好電路,閉合開關(guān)S后,發(fā)現(xiàn)燈L1、L2都不發(fā)光,電流表示數(shù)為零。他用電壓表分別接到電流表、燈L1、燈L2兩端測量電壓,發(fā)現(xiàn)電流表、燈L1兩端電壓均為零,燈L2兩端電壓不為零。電路的故障可能是( )

A.電流表斷路

B.燈L1斷路

C.燈L2斷路

D.燈L2短路

解析:此電路為串聯(lián)電路,且有兩個(gè)燈泡,燈L1、L2都不發(fā)光或電流表示數(shù)為零均說明電路斷路,再者燈L2兩端電壓不為零可知燈L2斷路。依據(jù):當(dāng)燈L2斷路時(shí),電壓表串聯(lián)在電路中,電壓表的電阻遠(yuǎn)大于燈L1的電阻,電路中的電流非常小,電流表無法感知,電流表的示數(shù)為零。根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn),電壓按電阻分配,故電壓表分擔(dān)了幾乎全部的電源電壓,電壓表示數(shù)不為零。此題答案選C。

2.并聯(lián)電路的斷路故障

【例5】(2012·荊州)如圖7所示,電路電源電壓保持不變,當(dāng)開關(guān)S閉合,電路正常工作一段時(shí)間后,其中一盞燈突然熄滅,兩只電表的示數(shù)均保持不變。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能原因是( )

A.燈L1斷路

B.燈L1短路

C.燈L2斷路

D.燈L2短路

解析:此電路為并聯(lián)電路且有兩個(gè)燈泡,只有一個(gè)燈泡熄滅可判斷為斷路,又因兩電表示數(shù)不變,即電流表有示數(shù),因電流表測燈泡L1的電流,說明燈泡L1沒有斷路,則必是燈泡L2斷路。此題答案為C。

參考文獻(xiàn):

[1]吳有玲.巧解初中物理電路故障題[J].中學(xué)物理,2012(6).

[2]王鳳仙.例析電路故障提高分析與解決問題能力[J].數(shù)理化解題研究(初中),2010(5).

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