電路故障型別及原因分析
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
（以上3道練習題的答案分別是：b、a、d）
二、串、併聯電路的判斷方法
1．用電器連線法分析電路中用電器的連線法，逐個順次連線的是串聯，並列接在電路兩點間的是併聯。
2．電流法在串聯電路中電流沒有分支，在併聯電路中乾路的電流在分支處分成了幾部分。
3．共同接點數法在串聯中，某一用電器與另一用電器只有乙個共同的連線點，而在併聯中，某一用電器與另一用電器有兩個共同的連線點。
4．在分析電路連線情況時，從電源正極開始，順著電流的方向，一直到電源的負極。
5．由於在初中階段多個用電器的連線不涉及混聯，因而對於初中生來說，電路連線的最終結果只能是電路兩種基本連線方式──串聯和併聯之一。
6．由於電路圖畫法的多樣性，也造成學生不習慣而難以辨認，此時只須將原電路圖整理改畫成常見的標準形式，透過現象看本質。如圖1的標準形式是圖2，圖3的標準形式是圖4，圖5的標準形式是圖6，另外圖7、圖8都可把它畫成標準形式的。
圖1圖2
圖3圖4
圖5圖6
圖7圖8
三、幾個常見電路元件的特殊處理
我們在分析電路連線情況時，往往是針對用電器而言的，其它元件如開關、電壓表、電流錶等這些「攔路虎」，對我們分析比較複雜的電路來說負面影響很大，如果既可將有些元件從電路圖中拆掉，又能保證那些元件拆掉後不影響用電器的原連線情況的的話，原電路圖就可以得到簡化，以便揭開「廬山真面目」。為此，我們完全可以依據所拆元件的特性進行簡化，其方法是：
1．開關若是開關閉合，就在原開關處畫一導線連通，若是開關斷開，就將此路完全去掉不要。
2．電壓表由於電壓表的電阻很大，因此可把連電壓表處當成開路，只須把電壓表拆掉即可。
3．電流錶由於電流錶的電阻很小，因此可把連電流錶處當成短路，電流錶拆下處要用導線連通。
通過上述方法所得的簡化圖表示出的用電器連線情況即為原電路中用電器連線情況。此步最好在草稿紙上，用鉛筆先畫出原電路圖後，從電源正極開始，逐一依序增刪，直到電源負極為止。例如，我們要判斷圖9中當開關s和s都斷開時，電阻r、r和r的連線情況，對開關、電壓表、電流錶依序進行簡化後的電路圖分別如圖10、11和12所示。
我們從圖12不難看出電阻r和r串聯。
圖9 圖10
圖11 圖12
四、關於電表示數問題
首先弄清楚各電表是測的什麼物理量，電流錶測的是通過哪個的電流就是看它串在哪一路上，電壓表測的是誰的電壓就看電壓表直接接在誰的兩端（注意：電源電壓是總電壓即最高電壓，如在圖10中，不能說電壓表測的是電源與r1的總電壓，而只能說是r3的電壓）。有時對比較複雜的電路，還需要結合上述第三條將電路簡化後，再將電表依照原電路圖逐一還原到電路中去判斷，以降低難度。
五、滑動變阻器的變化
首先弄清楚滑動變阻器的連線情況。由於滑動變阻器的使用是「一上一下，各用乙個」，連入電路的就是滑片與下接線柱間的這部分，很多人在電路圖上看不懂滑動變阻器的連線情況，就是沒懂其實物連線與元件符號是完全一致的道理，其實，當滑片滑動時我們就可在電路圖上直接看這部分是變長了還是縮短了，從而確定其連入電路的阻值是增大了還是減小了，只有真正弄清楚了這個問題才能進一步弄清楚其電流、電壓變化的情況，以及整個電路的電阻變化，電流、電壓變化的情況。如圖13中滑動變阻器的元件符號上畫有斜線部分為連入電路部分。
圖13 圖14
圖15 圖16
上述電路分析的分解方法，僅為「山窮水盡」者提供乙個化難為易紮牢基本功的輔助策略，應用之可有「柳暗花明」之欣喜。實際上，我們對電路的分析是乙個複雜的綜合體，必須全盤考慮且要求思維的流暢性和閃電性，無須受上述方法的羈絆，只有在必要時才有選擇地靈活地綜合地變通地運用，要注意將各方法視為參與化學反應的反應物，我們所希望的是這些反應物參與化學反應生成新物質，發生質變，發散中有求異，否則將會弄巧成拙而事倍功半的。下面看看22023年中考題中計算題的電路吧。
圖14（廣州市圖8）中，要立刻看出，當s1、s2斷開時，電阻r1與r2串聯，電壓表測的是r2的電壓，電流錶測的是通過r1或r2的電流；對當s1、s2都閉合時，電阻r2被短路，r1和r3併聯，電流錶測的是干路電流，電壓表的示數為0，等等情況，應瞭如指掌。圖15（蘭州市圖23）中，當s1和s2斷開時，l和r1串聯，當s1和s2閉合時，r1和r2併聯；各種情況下，變阻器r1是將pb部分連入電路，滑片p向a端滑動時，其連入電路的阻值是增大，若滑片p向b端滑動時其連入電路的阻值是減小，電壓表的示數不變，均為電源電壓，等等，要胸有成竹。圖16（青海省圖11）中的情況又如何呢？
對有良好的知識、技能和心理素質的來說，這問題也只不過是一戳就穿的紙老虎喲！
值得一提的是，很多人對開關的通斷、滑動變阻器的滑片滑動等這些動態的情況，產生畏懼心理，一頭霧水，不知所措，其實我們只需保持頭腦清醒，分清各種情況最重要，混雜不清孤立地靜止地看問題是常見病，記住各個擊破是上策，操之過急和知難而退不可取！學習患無疑，疑則有進，大膽嘗試，注重自身案例分析，反思過錯，只要不犯重複性錯誤，一次次錯誤不正一步步逼近正確嗎？人非聖賢，孰能無錯，知錯就改吧，沒有人能隨隨便便成功，「所有堅韌不拔的努力遲早會取得報酬的」，彩虹總在風雨後。
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