初中物理电学重难点突破:电路故障
你要忍,忍到春暖花开;你要走,走到灯火通明;
你要看过世界辽阔,再评判是好是坏;
你要卯足劲变好,再旗鼓相当站在不敢想象的人身边;
你要变成想象中的样子,
这件事,一步都不能让。
——卢思浩
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电路故障分析
1、先根据题给条件确定故障是断路还是短路
(1)两灯串联时,如果只有一个灯不亮,则此灯一定是短路了,如果两灯都不亮,则电路一定是断路了;
(2)两灯并联,如果只有一灯不亮,则一定是这条支路断路,如果两灯都不亮,则一定是干路断路。在并联电路中,故障不能是短路,因为如果短路,则电源会烧坏
主要电路故障
故障1:闭合开关后,灯泡忽明忽暗,两表指针来回摆动
原因:电路某处接触不良
排除方法:把松动的地方拧紧
故障2:闭合开关前灯泡发光闭合开关后灯泡不亮了两表也无示数
原因:开关与电源并联导致所有东西都被短路
后果:极容易烧坏电源
故障3(也就是做题最常见的故障):
闭合开关后灯泡不亮电流表几乎无示数电压表所呈示数几乎为电源电压
原因1:灯泡断路故电压表串联到了电路中
一般判断电路时都是把电压表当做断路是应为它的电阻很大所以呢如果电压表与一灯泡并联而这个灯泡断路了就相当于直接把这个电压表串联在电路中I=U/R因为电压是恒定的电阻巨大所以电流表的示数就很小了而串联式靠电阻分压的由于电压表的电阻巨大在这么大的电阻前灯泡的电阻就显得微不足道所以电压表显示的几乎是电源电压
原因2:电流表与电压表位置互换
这样灯泡就被几乎没有电阻的电流表(它接到了电压表的位置上)短路故不亮
电路中只串联了一个电流表和一个电压表因为电压表的电阻很大所以几乎分到了全部电压而由于电压表的电阻大所以电流表几乎无示数
补充一下:有时做题会问你如果在测小灯泡电阻的实验中(或是电路图中只有一个灯泡两表)如果电流表与电压表位置互换会有什么后果就答:灯泡不亮电流表几乎无示数(其实就是没示数)电压表所示几乎为电源电压(其实就是电源电压)
故障4:闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片灯泡亮度与两表示数均无改变
原因:变阻器没有按照一上一下的方法来接
补充一下:变阻器全接上接线柱时:相当于导线(这是极不安全的容易造成电路电流过大)变阻器全接下接线柱是:相当于一个定值电阻
故障5:闭合开关后,无论怎样移动滑片灯泡都不亮
原因1:电路某一处断路
原因2:灯泡被导线或电流表短路
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2、根据第一步再判断哪部分断路或短路。
症状”1:用电器不工作。诊断:
(1)若题中电路是串联电路,看其它用电器能否工作,如果所有用电器均不能工作,说明可能某处发生了断路;如果其它用电器仍在工作,说明该用电器被短路了。
(2)若题中电路是并联电路,如果所有用电器均不工作,说明干路发生了断路;如果其它用电器仍在工作,说明该用电器所在的支路断路。
“症状”2:电压表示数为零。
诊断:
(1)电压表的两接线柱到电源两极之间的电路断路;
(2)电压表的两接线柱间被短路。
“症状”3:电流表示数为零。
诊断:
(1)电流表所在的电路与电源两极构成的回路上有断路。
(2)电流表所在电路电阻非常大,导致电流过小,电流表的指针几乎不动(如有电压表串联在电路中)。
(3)电流表被短路。
“症状”4:电流表被烧坏。
诊断:
(1)电流表所在的电路与电源两极间直接构成了回路,即发生了短路。
(2)电流表选用的量程不当。
初中物理电学故障只有几类:短路(包括电源短路和局部用电器短路);断路;电流、电压表正负接反;电压表串接等等。
首先,看它给出的电路图或者实物图,用电流的流向法(电流从电源正极出发,通过用电器,流回负极)判断,各个用电器的工作情况。具体问题具体分析吧。
常用到的一些重要方法有:电流表看成导线,电压表看成断路。
例如:灯不亮,用电器不工作,可能的原因有:
1)断路:电路中有个地方断开了,包括开关、用电器自身,接触不良等等; 2)短路:用电器被某条导线或者电流表短路了。
涉及到电压表的一些问题:
1)电压表有读数。但电流表无读数(或很弱),灯不亮,用电器不工作,原因:与电压表并联的部分(电压表是并联使用的)断路。这样,电压表相当于串联在电路中。
2)电压表无读数。
a电流表无读数 灯不亮,用电器不工作,则与电压表并联的电路以外的地方断路。
b电流表有读数,与电压表并联部分不工作,则,与电压表并联部分被短路,这时,电压表相当与与导线并联,导线两端的电压为0.
如果电压表有示数,说明电压表的两个接线柱与电源两极间连接良好,并且电压表没被短路。如果电流表有示数,说明电流表所在电路是通路,电路故障很可能是某处短路。
两灯串联:
故障为短路时,则:
若电压表无示数,则电压表所测的灯泡短路;
若电压表有示数,则电压表所测的灯泡正常,另一只灯泡短路。
故障为断路时,则:
若电压表有示数,则电压表所测的灯泡断路;
若电压表无示数,则电压表所测的灯泡正常,另一只灯泡断路。
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例1:L1与L2串联在电路中,电压表测L1两端电压,开关闭合后,发现两灯都不亮,电压表有示数,则故障原因是什么?
解:两灯都不亮,则一定是断路。电压表有示数,说明电压表两个接线柱跟电源两极相连接,这部分导线没断,那么只有L1断路了
例2:L1与L2串联在电路中,电压表测L1两端电压,开关闭合后,发现只有一个灯亮,且电压表无示数,则故障原因是什么?
解:只有一灯亮,则一定是短路。电压表无是示数,说明电压表所测的用电器两端无电阻,故L1短路。
注:如果碰上了电流表和电压表,就把电压表当开路,电流表当导线。此处要注意的是,电压表只是看做开路,并不是真的开路。
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习题解析
典型例题分析:
1.如图,开关S闭合后,灯L1发光,L2不发光,电压表有示数.该同学将电压表改接到BC两点,发现电压表无示数.产生这种现象的原因是()
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A.
灯L2的灯丝断了
B.
开关S处开路
C.
BC段之间发生短路
D.
AB段之间发生短路
分析:
电路故障包括短路和断路,断路时用电器不能工作;短路时,被短路的用电器不工作,电路中有电流.根据电压表的示数和灯泡的工作情况判断故障所在.
解答:
解:A、如果灯L2的灯丝断了,则整个电路断路,电压表无示数,灯泡都不亮,不符合题意;
B、如果开关S处开路,则整个电路断路,电压表无示数,灯泡都不亮,不符合题意;
C、如果BC段之间发生短路,则为L1的基本电路,电压表有示数且为电源电压,灯L1发光,L2不发光,符合题意;
D、如果AB段之间发生短路,则为L2的基本电路,电压表无示数,灯L1不发光,L2发光,不符合题意.
故选C.
点评:
串联电路的特点是:各用电器工作状态互相影响,一个用电器断路,其它用电器都不能工作;一个用电器不工作,其它用电器能工作,故障只能是此用电器短路.
2.在如图所示的电路中,电源电压不变.闭合开关后,电路正常工作,一段时间后,发现其中一个电压表示数变大,则()
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A.
灯L可能变亮
B.
灯L可能短路
C.
电阻R可能断路
D.
电阻R可能短路
分析:
(1)分析电路图,电阻和灯泡串联,电压表V1测量的是串联电路两端的总电压(电源电压),电压表V2测量的是电阻R两端的电压.
(2)电压表V1测量的是串联电路两端的总电压(电源电压),无论两灯发生什么故障,其示数不变;所以示数变大的电压表应该是V2的示数变大,由短路和断路故障进行分析.
解答:
解:电压表V1测量的是串联电路两端的总电压(电源电压),无论两灯发生什么故障,其示数不变;所以示数变大的电压表应该是V2的示数变大.
A、因电压表V2的示数变大,且电阻和灯泡串联,则灯L两端的电压一定会减小,所以亮度变亮是不可能的,故A不符合题意.
B、若灯L的灯丝短路烧断,则只有电阻接入电路,V2也测量电源电压,示数会变大,故灯L可能短路,符合题意.
C、若电阻R断路,则灯泡与电压表V2串联,因电压表的内阻很大,灯泡不亮,电压表V2测电源电压,故示数会变大,所以电阻R可能断路;符合题意.
D、如果电阻R短路,则对电压表V2也会短路,示数为零,故电阻R不可能短路.
故选B、C.
点评:
本题考查学生对电路的分析能力,知道测量电源电压的电压表示数不会变大;了解灯或电阻发生短路或断路时对电路的影响.
3.如图闭合开关,灯L1、L2不发光,电压表示数接近电源电压,已知电路中只有一处故障,原因可能会是()
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A.
L1短路
B.
L1断路
C.
L2短路
D.
L2断路
分析:
串联电路中各用电器互相影响,闭合开关灯泡都不亮,原因只能是某处发生断路.
具体原因从电压表示数是否正常分析.
解答:
解:解:闭合开关S后,灯L1、L2均不亮,说明电路发生开路,
而电压表的示数接近电源电压,说明L1的两端能与电源连通,故是L1开路.
故选B.
点评:
用电压表判断故障时,若电压表有读数,可能是所并联的地方开路或其他地方短路了,若电压表没有读数,则可能是所并联的地方短路或其他地方开路了.在本题中灯都不亮,先判断出是开路,而电压表有读数,说明L1开路.
4.如图所示的电路中,电源电压为3V,当开关S1,S2都闭合时,则()
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A.
电压表被烧坏
B.
电流表将被烧坏
C.
灯L1亮,灯L2不亮
D.
两只灯泡都将被烧坏
分析:
根据断路、短路和通路的特点进行分析,即断路指某处断开的电路,短路是用导线将用电器或电源的正负极连接起来的电路,通路是指处处连通的电路.
解答:
解:当开关都闭合时,导线将电源的正负极连接起来,所以会形成电源电路,即电流表会被烧坏,电压表无示数.
故选B.
点评:
知道电路的三种状态,并且能够区分短路、断路和通路.
5、将两个灯泡L1、L2串联后接入电路中,如图所示.接通电路后发现L1亮L2不亮.则下列判断正确的是()
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A.
可能L2断路
B.
可能L2短路
C.
可能L2的电阻太小
D.
可能L2的电阻太大
分析:
灯泡不亮的故障有三种可能:①断路;②短路;③实际功率太小.根据具体分析本题中的可能情况.
解答:
解:因为两灯泡串联,接通电路后发现L1亮L2不亮,说明不可能是断路,则故障可能是L2短路或L2的实际功率太小,又因为串联电路处处电流相等,由P=I2R可知,L2不亮可能L2的电阻太小.
故选BC.
点评:
本题考查了串联电路电流特点和电路的三种状态,注意灯泡不亮的原因还可能是功率太小.
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试一试:
1、小明同学在“探究串联电路电压规律”的实验中,按如图所示的电路图连接实物.闭合开关,发现灯L1和L2都不亮,排除接触不良的因素后,小明用电压表逐一与元件并联,以查找电路故障.测量得出Uab=0,Ubc=0,Ucd=6 V,Uad=6 V,如果电路只有一处故障,则故障可能为( )
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A.L1断路
B.L1短路
C.L2断路
D.L2短路
2、如图所示为小明连接的电路,他检查导线连接无误后,闭合开关S,发现两灯均不发光,于是他用一根导线分别连接到ab,bc,cd和ac两点,灯L1、L2均不发光,再用导线连接到bd两点时,灯L1发光,L2不发光,由此判定电路的故障是( )
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A.灯L1与开关S均开路
B.灯L2与开关S均开路
C.灯L1与开关S均短路
D.灯L2与开关S均短路
3、如图所示,灯L1、L2完全相同,闭合开关S,只有一盏灯亮,且只有一个电表有示数,其故障可能是( )
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A.灯L1开路
B.灯L1短路
C.灯L2开路
D.灯L2短路
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答案:
1、答案:C
2、答案:B
3、答案:C
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