论文部分内容阅读
[摘 要]针对学生在分析电路故障问题时的困惑，文章从“简单电路”和“家庭电路”两方面提出相应的分析处理方法，帮助学生提高分析和解决实际问题的能力。
[关键词]电路故障；家庭电路；分析
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 16746058（2018）02005002
通过对电路故障的分析，能够有效培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。在中考物理中，电路故障问题是常考内容。在解决此类问题时，许多学生往往思路不清，出现错误。本文对电路故障问题进行了分类分析，帮助学生解决电路故障问题。
一、电路故障分析
电路的故障是指电路连接起来后，整个电路或局部电路不能正常工作。
电路故障产生的主要原因有：①元件被短接；
②元件斷路；
③连接时选用的器材不当（如R1R2）。
（一）电灯故障分析
根据电路连接方式，结合条件，确定故障是断路，还是短接。由于灯泡自身能够发光，有明显的现象，所以此类题较简单。
（1）两灯串联时（如图1），如果一盏灯亮，另一盏灯不亮，则不亮的灯被短路；如果两盏灯都不亮（只有一处故障），多数情况是其中一盏灯断路，也可能是两灯或电源被短路。
（2）两灯并联时（如图2），如果一盏灯亮，另一盏灯不亮，则不亮的灯一定是断路；如果两灯都不亮（只有一处故障），则是干路断路。
【例1】 在如图3所示电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，产生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
解析：先分析电路连接方式，此电路是并联电路，电流表测L2的电流，“一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变”。因为并联连接时，各支路互不影响，说明只能是L1断路。故选C。
（二）电表示数变化故障分析
此类问题，关键是分析电路中电阻的变化，实际分
析时，还应结合电表示数的变化进行判断，所以此类问题的分析解决相对比较困难。
（1）串联电路
①电路连接如图4所示，若电压表示数变大或接近电源电压，则可能是电压表所测用电器R1断路（如图5），或者是电压表旁边另一个用电器R2短接（如图6），即“内断外短”。
②图4所示电路中，若电压表示数变小或接近0，可能是电压表所测用电器R1被短接（如图7），或者是电压表旁边另一个用电器R2断路（如图8），即“内短外断”。
（2）并联电路
①电压表示数变为0，很可能是干路断路；
②电流表示数变为0，若干路电流为零，干路断路；若支路电流为零，支路断路。
二、家庭电路分析
（一）家庭电路故障产生的主要原因分析
1.保险装置：电流过大时，引起保险丝烧坏，即“跳闸”。
（1）短路：①插头短路；②灯座短路；③用电器自身短路。
（2）总功率过大：同时使用的用电器的功率总和太大。
2.用电器带电，但是不工作：零线断路。
【例2】 小红的妈妈从市场上买了一个廉价的台灯，安上“220V 25W”的灯泡，台灯开关处于断开。将插头插入家庭电路的插座时，室内电灯立即全部熄灭。原因可能是（ ）。
A.台灯的插头内短路
B.电灯的灯丝断了
C.台灯的灯座内断路
D.插头与插座接触不良
解析：电路中电流过大的原因是短路或用电器的总功率过大，使保险丝烧断或跳闸，使室内所有电灯立即全都熄灭。因为台灯和其他用电器并联，插头与插座接触不良或灯泡的灯丝断了或灯座内断路，只能使本支路的台灯不亮，不能使其他的灯熄灭，因为是“插头插入家庭电路的插座”时，室内电灯立即全都熄灭，原因应是“台灯的插头内短路”，故选A。
【例3】 小张家中的三盏电灯突然全部熄灭了，经检查发现保险丝并未熔断，用测电笔测试室内各处电路时，氖管都发光。由此可知，小张家电路的故障原因是
（ ）。
A.进户火线开路
B.进户零线开路
C.灯泡全部烧坏
D.电路某处短路
解析：家庭电路中，用电器均不正常工作，而保险丝未熔断，说明不是电路被短路和总功率过大，只能是干路上有断路，测电笔测试各处电路，氖管都发光，说明各用电器与火线是连通的，只是进户零线断路，使得几盏灯所在电路没有形成闭合回路，故灯都熄灭，故选B。
（二）家庭电路故障检修
家庭电路的故障可以用试电笔或者用一个完好的灯泡串联或并联在电路中进行。
1.用试电笔检修家庭电路
试电笔的使用方法：试电笔与火线相连时与人体和大地构成一个完整的回路，氖管发光；试电笔与零线相连时，氖管不发光。
【例4】 如图9是某家庭电路，闭合开关，灯不亮，用试电笔接触c点氖管不发光，接触d点氖管发光。已知该电路有两处故障，则下列判断正确的是（ ）。
A.ac间断路、eb间断路
B.cd间短路、cd间短路
C.ac间断路、cd间短路
D.ac间断路、cb间断路
解析：家庭电路故障中，试电笔与火线相连时与人体和大地构成一个完整的回路，氖管发光，如图10所示，试电笔与零线相连时，氖管不发光；用试电笔接触c
点氖管不发光，说明c点与火线断开，ac间断路；试电笔接触d点氖管发光，说明d点与火线相连，由于c点与火线断开，电流只能从d点通过灯泡与火线相连；又因为闭合开关，灯不亮，说明灯与进户零线断开，故eb间断路。故选A。
2.用一个完好的灯泡检修家庭电路
家庭电路故障中，将额定电压为220V的“校验灯”，接在保险丝的两个接线柱上，就相当于把此灯串联接入电路中，分别闭合各支路的开关进行检验。如果“校验灯”恰能正常发光，说明该保险丝控制的支路短路；如果“校验灯”发光不正常（暗红色），说明该支路工作正常；如果“校验灯”不发光说明该支路断路。
【例5】 电工师傅常用一只标有“220V 40W”的灯泡L0（检验灯泡）取代保险丝检查新安装的照明电路中每个支路的情况，如图11所示。当只闭合S、S1时L0不亮；当只闭合S、S2时，L0和L2都呈暗红色；当只闭合S、S3时，L0正常发光，由此可以判断（ ）。
A.L1所在的支路短路
B.L2所在的支路断路
C.L3所在的支路短路
D.各支路均完好
解析：家庭电路故障中，将额定电压为220V的“校验灯”，接在保险丝的两个接线柱上，是相当于把此灯串联入电路中，分别闭合三个开关S1、S2、S3，L0会有三种状态：“校验灯L0”恰能正常发光，说明该支路L1或L2或L3短路；“校验灯L0”发光不正常（暗红色），说明该支路L1或L2或L3工作正常；“校验灯L0”不发光，说明该支路L1或L2或L3断路。当只闭合S、S1时，L0不亮，说明电路处于断路状态，L1所在支路断路。当只闭合S、S2时，L0和L2都呈暗红色时，说明L0与L2是串联，两个灯得到的电压小于220V，不能正常发光，L2应该是好的。当只闭合S、S3时，L0正常发光，说明L3所在支路短路，“校验灯L0”正常发光，故C正确。
（责任编辑 易志毅）
[关键词]电路故障；家庭电路；分析
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 16746058（2018）02005002
通过对电路故障的分析，能够有效培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。在中考物理中，电路故障问题是常考内容。在解决此类问题时，许多学生往往思路不清，出现错误。本文对电路故障问题进行了分类分析，帮助学生解决电路故障问题。
一、电路故障分析
电路的故障是指电路连接起来后，整个电路或局部电路不能正常工作。
电路故障产生的主要原因有：①元件被短接；
②元件斷路；
③连接时选用的器材不当（如R1R2）。
（一）电灯故障分析
根据电路连接方式，结合条件，确定故障是断路，还是短接。由于灯泡自身能够发光，有明显的现象，所以此类题较简单。
（1）两灯串联时（如图1），如果一盏灯亮，另一盏灯不亮，则不亮的灯被短路；如果两盏灯都不亮（只有一处故障），多数情况是其中一盏灯断路，也可能是两灯或电源被短路。
（2）两灯并联时（如图2），如果一盏灯亮，另一盏灯不亮，则不亮的灯一定是断路；如果两灯都不亮（只有一处故障），则是干路断路。
【例1】 在如图3所示电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，产生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
解析：先分析电路连接方式，此电路是并联电路，电流表测L2的电流，“一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变”。因为并联连接时，各支路互不影响，说明只能是L1断路。故选C。
（二）电表示数变化故障分析
此类问题，关键是分析电路中电阻的变化，实际分
析时，还应结合电表示数的变化进行判断，所以此类问题的分析解决相对比较困难。
（1）串联电路
①电路连接如图4所示，若电压表示数变大或接近电源电压，则可能是电压表所测用电器R1断路（如图5），或者是电压表旁边另一个用电器R2短接（如图6），即“内断外短”。
②图4所示电路中，若电压表示数变小或接近0，可能是电压表所测用电器R1被短接（如图7），或者是电压表旁边另一个用电器R2断路（如图8），即“内短外断”。
（2）并联电路
①电压表示数变为0，很可能是干路断路；
②电流表示数变为0，若干路电流为零，干路断路；若支路电流为零，支路断路。
二、家庭电路分析
（一）家庭电路故障产生的主要原因分析
1.保险装置：电流过大时，引起保险丝烧坏，即“跳闸”。
（1）短路：①插头短路；②灯座短路；③用电器自身短路。
（2）总功率过大：同时使用的用电器的功率总和太大。
2.用电器带电，但是不工作：零线断路。
【例2】 小红的妈妈从市场上买了一个廉价的台灯，安上“220V 25W”的灯泡，台灯开关处于断开。将插头插入家庭电路的插座时，室内电灯立即全部熄灭。原因可能是（ ）。
A.台灯的插头内短路
B.电灯的灯丝断了
C.台灯的灯座内断路
D.插头与插座接触不良
解析：电路中电流过大的原因是短路或用电器的总功率过大，使保险丝烧断或跳闸，使室内所有电灯立即全都熄灭。因为台灯和其他用电器并联，插头与插座接触不良或灯泡的灯丝断了或灯座内断路，只能使本支路的台灯不亮，不能使其他的灯熄灭，因为是“插头插入家庭电路的插座”时，室内电灯立即全都熄灭，原因应是“台灯的插头内短路”，故选A。
【例3】 小张家中的三盏电灯突然全部熄灭了，经检查发现保险丝并未熔断，用测电笔测试室内各处电路时，氖管都发光。由此可知，小张家电路的故障原因是
（ ）。
A.进户火线开路
B.进户零线开路
C.灯泡全部烧坏
D.电路某处短路
解析：家庭电路中，用电器均不正常工作，而保险丝未熔断，说明不是电路被短路和总功率过大，只能是干路上有断路，测电笔测试各处电路，氖管都发光，说明各用电器与火线是连通的，只是进户零线断路，使得几盏灯所在电路没有形成闭合回路，故灯都熄灭，故选B。
（二）家庭电路故障检修
家庭电路的故障可以用试电笔或者用一个完好的灯泡串联或并联在电路中进行。
1.用试电笔检修家庭电路
试电笔的使用方法：试电笔与火线相连时与人体和大地构成一个完整的回路，氖管发光；试电笔与零线相连时，氖管不发光。
【例4】 如图9是某家庭电路，闭合开关，灯不亮，用试电笔接触c点氖管不发光，接触d点氖管发光。已知该电路有两处故障，则下列判断正确的是（ ）。
A.ac间断路、eb间断路
B.cd间短路、cd间短路
C.ac间断路、cd间短路
D.ac间断路、cb间断路
解析：家庭电路故障中，试电笔与火线相连时与人体和大地构成一个完整的回路，氖管发光，如图10所示，试电笔与零线相连时，氖管不发光；用试电笔接触c
点氖管不发光，说明c点与火线断开，ac间断路；试电笔接触d点氖管发光，说明d点与火线相连，由于c点与火线断开，电流只能从d点通过灯泡与火线相连；又因为闭合开关，灯不亮，说明灯与进户零线断开，故eb间断路。故选A。
2.用一个完好的灯泡检修家庭电路
家庭电路故障中，将额定电压为220V的“校验灯”，接在保险丝的两个接线柱上，就相当于把此灯串联接入电路中，分别闭合各支路的开关进行检验。如果“校验灯”恰能正常发光，说明该保险丝控制的支路短路；如果“校验灯”发光不正常（暗红色），说明该支路工作正常；如果“校验灯”不发光说明该支路断路。
【例5】 电工师傅常用一只标有“220V 40W”的灯泡L0（检验灯泡）取代保险丝检查新安装的照明电路中每个支路的情况，如图11所示。当只闭合S、S1时L0不亮；当只闭合S、S2时，L0和L2都呈暗红色；当只闭合S、S3时，L0正常发光，由此可以判断（ ）。
A.L1所在的支路短路
B.L2所在的支路断路
C.L3所在的支路短路
D.各支路均完好
解析：家庭电路故障中，将额定电压为220V的“校验灯”，接在保险丝的两个接线柱上，是相当于把此灯串联入电路中，分别闭合三个开关S1、S2、S3，L0会有三种状态：“校验灯L0”恰能正常发光，说明该支路L1或L2或L3短路；“校验灯L0”发光不正常（暗红色），说明该支路L1或L2或L3工作正常；“校验灯L0”不发光，说明该支路L1或L2或L3断路。当只闭合S、S1时，L0不亮，说明电路处于断路状态，L1所在支路断路。当只闭合S、S2时，L0和L2都呈暗红色时，说明L0与L2是串联，两个灯得到的电压小于220V，不能正常发光，L2应该是好的。当只闭合S、S3时，L0正常发光，说明L3所在支路短路，“校验灯L0”正常发光，故C正确。
（责任编辑 易志毅）