电学（八）电路故障及其分析

　　电路有通路、断(开)路和短路三种状态.电睡故障主要是短路和断路.短路是指电流未经过用电器直接构成回路，造成用电器上无电流通过或电路中电流过大烧坏元件.断路是指电路从某处断开(也叫开路)使得电路中无电流通过，用电器不能工作.造成电路故障原因较多，例如仪表错接：将电流表并联在电路中，因其阻值太小造成短路，使电路中电流过大烧坏电流表；将电压表串联在电路中，会因其阻值太大而导致电路中电流太小(可忽略)，使用电器不能工作.

　　常见的电路故障问题有两种类型：(1)已知电路中出现某种故障，要求分析由此引起的电路变化情况.(2)已知电路的变化情况，要求分析电路可能出现的某种故障.电路故障的两种类型问题虽然不同，但总的解题思路与方法基本是一致的：①首先要审清题电，简化电路，确认电路的连接方式.②确定电流表、电压表测量的对象.③明确要检测故障或电路变化的对象，确立分析目标.④对电路故障或电路变化的原因的各种可能性进行分析、推断，找出符合题意的答案.下面介绍解题的具体方法.

　　1.因果关系法

　　此种方法是电路故障分析的常规方法，其具体作法是：根据题意先确认电路的连接方式、电表测量的对象、故障检测的对象及原因，再利用学过的知识，根据题设的电路变化情况，由果索因，对引起此结果的诸多原因逐一分析、逐个排查，直至推出符合条件的结论.

　　例1 某同学要测量串联在一起的两个灯泡中L₁的电压，他误把电压表与灯泡L₁串联，如图1所示.当闭合开关S接通电路时，将会看到的现象是(　　).

　　A.两灯仍发光　　　　　　　　　　　　　　

　　B.两灯均不发光

　　C.电压表示数为零　　　　　　　　　　　　

　　D.电压表示数近似等于电源电压

　　分析与解答：根据题意灯L₁、L₂组成串联电路，而电压表错接成串联，这样电压表、灯泡L₁、L₂构成串联电路.电压表阻值很大，则当闭合开关接通电路时，由于电路的总电阻趋近无穷大，电源电压不变，总电流趋近于0，因此两灯泡均不发光，确定选项B，排除选项A.又因电路中电流趋近于0，故L₁、L₂分去电压都趋近于0伏，电源电压均加在电压表两端，电压表的示数近似等于电源电压，确定选项D，排除选项C.本题答案应选B、D.

　　例2 如图2所示的电路中，电源电压不变，开关S闭合，灯L₁和L₂都正常发光，一段时间后，突然其中一灯熄灭，而电流表和电压表的示数都不变，出现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

　　分析与解答：L₁、L₂并联，电流表测量通过灯泡L₁的电流，电压表与电源、灯泡L₁、L₂均并联，依据题中：“当其中一灯熄灭后，电流表和电压表的示数都不变”这一条件分析，因电流表示数未变，故L₁完好，即未断路也未短路，排除了选项A、C.由于灯泡L₁正常发光，所以熄灭的应是灯泡L₂，说明L₂上无电流通过，可能是断路，也可能是短路.因为“电压表示数未变”，由此断定灯泡L₂是断路.若灯泡L₂短路，则灯泡L₁也熄灭，排除选项B.故本题答案应选D.

　　2.定位分析法

　　此种方法与因果关系法基本相同，但可以少走弯路.具体作法是：审清题意后，分析答案，锁定故障可能出现的对象及原因，然后根据电路变化情况进行有针对性的分析，不需对每种情况下的各种可能进行一一分析，而是直接对锁定的对象及原因进行推断，得出结论.

　　例3 某家庭电路中当开关闭合时，发现电灯不亮，而保险丝马上熔断，其原因可能有(　　).

　　A.灯泡的灯丝断了　　　　　　　　　　　　　　B.开关中的两个接线头短路

　　C.灯头中两接线头短路　　　　　　　　　　　　D.开关接触不良

　　分析与解答：此题中选项涉及到灯头、开关两个对象，断路和短路两种故障形式，通过“开关闭合时发现电灯不亮，而保险丝马上熔断”这一现象可断定电路中有电流且很大，故电路不是断路而是短路(因锁定的故障原因中未涉及电功率过大的选项，故不考虑)排除了选项A、D.电路中短路的对象已锁定在开关和灯头两个对象中，只需对此进行分析，不需再考虑其他元件的短路与否.照明电路中短路是由于火线与零线未经用电器直接相连造成，灯头中两线分别是火线和零线，可能造成短路，而开关控制的是一根火线，两个线头即使相接，也不会短路，排除选项D.综上所述选项C，故本题答案应选C.

　　3.验证排除法

　　这种方法要求先假设题中选项所给出的某一故障原因是正确的，然后依据题意，结合电路图，运用学过知识进行分析推断，看引起电路的变化情况与题意是否相符，进行逐个排除，进而找到符合题意的结论.此种方法适用于答案指向较分散的试题.

　　例4 在“测定小灯泡额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，如图3所示.闭合开关后，灯泡发光，但测试中无论怎样调节滑动变阻器，电压表的示数都达不到灯泡的额定电压值，试分析其原因可能是(　　).

　　A.变阻器总电阻太大　　　　　　　　　　　　　B.电压表量程太大

　　C.电源电压太低　　　　　　　　　　　　　　　D.灯泡灯丝断了

　　分析与解答：此题的选项涉及滑动变阻器的电阻、电压表的量程、电源电压、灯泡的灯丝四个故障对象，四种故障原因，答案指向分散，故运用验证排除法能快速、准确地进行分析.选项A中变阻器总电阻是可以通过滑动变阻器的滑片的移动来改变其阻值的，范围可由0至R大小变化不等，故连入电路阻值最小可为零，即此时电源电压都加在灯泡R_L两端，但不能达到额定值，说明变阻器阻值太大，不是造成此故障的原因.选项B中电压表的量程太大，但电压表测量范围都是以0为起点的，尽管太大但灯泡的额定电压仍在其量程之内，不会影响正常测量.选项C中电源电压太低，尽管滑动变阻器不连入电路，即连入阻值为0，仍不能达到灯泡额定电压，故此项是引起故障的原因.选项D中灯丝断了，电压表示数几乎等于电源电压，当变阻器连入阻值最小时，仍达不到额定值，说明电源电压太低.综合以上结论，故本题答案应选C.

　　4.图解法

　　此方法是依据题意，分别以选项为条件通过绘制等效电路图，简化电路，将抽象的问题直观化，进行观察分析，得出结论.

　　例5 如图4所示的电路，电源电压6V，闭合开关后，两灯均不发光，用电压表测出a、b两点间电压为0V，b、c两点间电压为6V，则电路的故障可能原因是(　　).

　　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：A.若L₁短路且L₂断路，则电路如图5甲，由图中看出电路是断路，则a、b两点间电压为0V，b、c两点间的电压为6V，符合题意.B.若L₁、L₂均断路，如图5乙，则a、b间电压为0V，b、c两点间电压为0V，不合题意.C.若L₁断路且L₂短路，如图5丙，则电路仍是为断路，a、b间电压为6V，b、c间电压为0V，不合题意.D.若L₂断路，如图5丁，a、b两点的电压为0V，b、c两点间的电压为6V，符合题意.综上所述本题答案应选A、D.

　　解题方法是多种多样的，每种方法各有特色，在使用过程中，可相互补充，综合运用，会使解题过程更快捷、更准确.

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