電路故障型別及原因分析

2022-03-05 11:46:02 字數 3450 閱讀 4880

一、短路與斷路現象分析

電路故障型別,主要有兩種,短路和斷路。

短路,又分為電源短路和用電器短路兩種。

1、電源短路,指導線不經過用電器而直接接到了電源的兩極上。導致電路中電流過大,從而燒壞電源。這種情況是絕對不允許的。

電源短路,如圖兩種情況,一種是開關閉合,導線直接接到電源兩極上;另一種是開關閉合,電流錶直接接到了電源兩極上。

2、用電器短路,指的是串聯的多個用電器中的乙個或多個(當然不是全部)在電路中不起作用,這種情況是由於接線的原因或者電路發生故障引起的。這種情況一般不會造成較大的破壞。

用電器短路,從實驗的角度給學生做如圖所示的實驗,學生觀察到:閉合開關,燈泡l1、l2發光,當用一根導線並接到a、b兩點之間,燈泡l2熄滅,燈泡l1變亮。事實告訴同學們,此時燈泡l2中沒有電流流過,電流從電源正極流到a點後,只經過導線流到b點,再流過l1,回到電源負極。

將這一現象上公升到理論就是:從同一起點a到同一終點b,如果存在多條可能的通路,但其中有一條是導線,則電流只流經導線,不通過其他任一通路。這種現象表現出了自然界「最經濟的原理」。

斷路,指電路斷開的情況,可能是由於接觸問題或者電流過大把用電器燒毀引起的。

二、電路故障模擬實驗

如圖所示,燈泡l1和燈泡l2串聯在電路中,為了幫助同學們理解故障原因,分別做以下四個模擬實驗:

實驗一:模擬燈l1短路的情形,取一根導線並接到l1的兩端,閉合開關,觀察到燈l2發光,且亮度變亮,電流表示數變大,電壓表無示數(被短路);

實驗二:模擬燈l1斷路的情形,將燈l1從燈座上取下來,閉合開關,觀察到燈l2熄滅,電流錶無示數,電壓表示數變大,為電源電壓;

實驗三:模擬燈l2短路的情形,取一根導線並接到l2的兩端,閉合開關,觀察到燈l1亮度變亮,電流表示數變大,電壓表示數變大;

實驗四:模擬燈l2斷路的情形,將燈l2從燈座上取下來,閉合開關,觀察到燈l1熄滅,電流錶無示數,電壓表也無示數。

三、判斷故障的方法

使用電壓表、電流錶、小燈泡、導線等都可以判斷故障所在,以下舉例說明。

方法一、電壓表檢測法

例1 在電學實驗中,遇到斷路時,常用電壓表來檢測。某同學連線了如圖1所示的電路,閉合開關s後,發現燈不亮,為檢查電路故障,他用電壓表進行測量,結果是,則此電路的故障可能是( )

a.開關s接觸不良

b.小燈泡燈絲斷了

c.d、e間出現斷路

d.e、f間出現斷路

分析:觀察電路,燈泡和定值電阻串聯,閉合開關s後,發現燈不亮,說明發生斷路故障。用電壓表測量時,表與被測元件併聯,相當於在被測元件旁又使電流有了一條路徑。

若被測元件通路,由於電壓表電阻很大,等效於開路,對電路無影響,其示數為零;若被測元件斷路,電流不能從元件通過,只能從電壓表通過,因電壓表的電阻很大,這個電流很小,燈泡不亮,但電壓表有示數,且近似等於電源電壓。本題中電壓表測得,說明電源可提供3v電壓;,說明a、d兩點與電源兩極相連的電路某處斷開,,說明故障在d、e兩點之間且為斷路。選擇c。

方法二、導線檢測法

例2 (06大連)如圖所示,閉合開關s時,燈泡l1、l2都不亮,用一根導線的兩端接觸a、b兩點時兩燈都不亮;接觸b、c兩點時,兩燈都不亮;接觸c、d兩點時,兩燈都亮。則( )

a.燈斷路

b.燈斷路

c.燈短路

d.開關s斷路

分析:閉合開關s時,燈泡l1、l2都不亮,說明電路發生斷路故障。用一根導線的兩端接觸a、b兩點時兩燈都不亮,說明斷路故障發生在燈l2和開關上;接觸b、c兩點時,兩燈都不亮;說明斷路故障發生在燈l1和開關上;接觸c、d兩點時,兩燈都亮,排除燈泡故障,說明開關s斷路,故選d。

電流錶、小燈泡的檢測法與導線相似,電流錶檢測時要防止造成電源短路。

四、典型練習題

1.如圖2所示的電路中,電源電壓為6v,當開關s閉合後,只有乙隻燈泡發光,且電壓表v的示數為6v,產生這一現象的原因可能是( )

a.燈處短路

b.燈處短路

c.燈處斷路

d.燈處斷路

2.如圖3所示,當開關s閉合時,發現電流錶指標偏轉,電壓表指標不動。該電路的故障可能是( )

a.燈的接線短路

b.燈的接線短路

c.燈的燈絲斷了

d.燈的燈絲斷了

3.在圖4所示的電路中,電源電壓不變,閉合開關s後,燈、都發光。一段時間後,其中一盞燈突然熄滅,而電流錶、電壓表的示數不變,產生這一現象的原因可能是( )

a.燈短路

b.燈短路

c.燈斷路

d.燈斷路

電路中電流電壓變化的分析

電路的結構和電路電流、電壓的變化的分析對每一位同學來說都是相當重要的。因為它在整個電學中都占有相當重要的地位,那麼怎樣才能學好它呢?下面介紹的一些例子或許能對學生們學習物理有很好的幫助。

電路的結構分析:

電路的結構分析的主要任務是分析組成電路的各元件間的串並聯關係,並能畫出串聯和併聯關係的簡化電路圖。

首先應明確「串聯」、「併聯」的意義,如果電路中的同一電流依次流經各電路元件,這些電路元件就是串聯的;如果電流從某一點開始分別流經不同元件後又匯合在一點,這些元件就是併聯的,由此可根據電流的走向分析元件間的串並聯關係。另外在識別電路時,電流錶相當於導線,電壓表相當於斷路去掉。

電路的動態分析:

電路的動態分析的主要任務是分析電路中各元件電流和電壓的變化。

(1)首先要進行電路結構分析了解各元件間的串聯、併聯關係,弄清各電表測的是哪段電路的哪個物理量,弄清變阻器電阻變化的情況等。

(2)處理好部分和整體的關係、阻值變化與阻值不變部分之間的關係,乙個電阻的變化可以引起電路中一系列電學量的變化,分析有關電學量的變化時要注意整體與部分、干路與支路的聯絡。最常見的分析思路是,由部分電路電阻的變化推斷電路總電阻的變化,再由歐姆定律討論總電流的變化電壓對於定值電阻常用分析,對變化的電阻常用(u總常為電源電壓,為定值電阻)來分析。

例1:如圖所示,電源電壓不變,閉合開關後,當滑動變阻器的滑片向左移動時,電流錶的示數    ,電壓表的示數    ,電壓表的示數    。

解:首先根據電路連線情況判斷該電路是串聯電路。下面判斷電路中的電流和電壓的變化。

(1)觀察滑動變阻器的變化;  【向左移動變小】

(2)推斷電路總電阻()的變化;  【變小】

(3)判斷電路中電流的變化(為電源電壓不變);  【變大】

(4)判斷各部分電路電壓的變化,先判斷定值電阻的電壓變化【變大】、後判斷滑動變阻器電壓的變化變小】

例2 如圖所示,電源電壓不變,閉合開關後,當滑動變阻器的滑片向左移動時,下列判斷正確的(  )

a.三隻電表的示數都變大

b.、示數變小,的示數不變

c.三隻電表的示數都變小

d.表的示數變小,、表示數不變

解:首先根據電路連線情況判斷該電路是併聯電路,接著判斷電路中的電流和電壓的變化,表併聯在兩端,測兩端電壓也是電源電壓,因電源電壓不變,所以的示數不變。

(1)觀察滑動變阻器的變化;     【向左移動變大】

(2)判斷支路電流的變化:

定值電阻的電流不變()  【不變,即不變】,

滑動變阻器電流的變化()【變大,則滑動變阻器的電流即變小】

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