淺談初中物理電路故障判斷

李德仲

摘要： 電路故障是初中物理電學教學中經常遇到的問題之一，也是物理中考常考的知識點之一.因此搞好電路故障判斷方法的教學其意義重大.不但能解決教學中的問題，提高學生的學業成績，而且有助于同學們對基礎知識的理解，提高綜合分析問題能力，培養發散思維和創新能力有重要的意義。本文結合筆者的教學經驗和教學體會， 從電路故障判斷的理論基礎、常見故障種類、故障的判斷方法以及個案剖析四方面加以闡述。目的詣在教師教學有法，學生學習輕松。

關鍵詞： 電路故障；開路；短路；判斷方法

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2016）09-0275-01

電路故障一般分為短路和開路兩大類。分析識別電路故障時，一定要根據電路中出現的各種反常現象，如燈泡不亮，電流表和電壓表示數反常等，分析其發生的各種可能原因，再根據題中給的其他條件和現象、測試結果等進行綜合分析，確定故障。綜觀近年全國各地的中考物理試卷，我們不難發現，判斷電路故障題出現的頻率還是很高的。許多同學平時這種題型沒少做，但測驗時正確率仍較低，有的反映不知從何處下手。因此在物理課堂教學中有必要對電路故障的判斷方法進行專題教學指導。本文從電路故障判斷的理論基礎、常見故障種類、故障的判斷方法以及個案剖析四方面加以闡述。

1.電路故障判斷的理論基礎：幾種主要元件的特點及產生的原因

1.1 燈泡：（1）發光：說明電路是通路。（2）不發光的原因： ①開路：燈絲斷或電路某處斷開；②燈泡被短路；③電流太弱，不足以達到發光程度。如燈泡與電壓表串聯后接在某段電路中。因電路電壓一般不大，但電壓表的內阻很大，所以電路中的電流很小，不足以使燈泡發光。

1.2 電流表：（1）電阻很小，可視為零；若并聯使用，將構成短路；（2）有示數：說明電流表所在電路為通路；（3）無示數：①電流表所在電路為開路；②電流表被短路；③電流表損壞。（4）指針反偏，正負接線拄接反；（5）指針超過最大刻度，量程選小。

1.3 電壓表：（1）電阻很大，可視為絕緣體；若串聯使用，將構成開路；（2）在通路電路中，電壓表所測電壓為不包含電源在內的那部分電路的電壓；（3）在開路電路中，用電壓表測某兩，最間的電壓：①示數為零，則該兩點間連通；②示數近似于電源電壓，則該兩點間斷開。（4）電壓表有示數：①串聯使用，形成開路，但可測出電源電壓；②電壓表正負接線住到電源正負極間處處連通。（5）電壓表無示數：①電壓表被短路；②在通路電路中，電壓表所測部分電阻為零；③電壓表正負接線柱與電源正負極間某處斷開；④電壓表損壞。（6）指針反偏，正負接線柱接反；指針超過最大刻度，量程選小。

2.常見故障種類及判斷方法

2.1 短路故障的判斷。

2.1.1 短路的分類。嚴格的講，電學中的短路，根據短路的位置不同可分為局部短路和整體短路。整體短路是指導線不經過用電器直接和電源兩極相連的電路（即課本上的定義）。局部短路是指導線不經過用電器直接和電路中某一部分用電器兩端相連的電路。整體短路中電流非常大， 易損壞導線和電源而不允許出現，這種電路是一種錯誤的電路。電路出現時有一部分用電器工作，而被短路的用電器將不工作，所以叫局部短路，這種電路一般對電源、導線和用電器均無損壞是允許出現的。所以很多試題在不超綱的前提下。為了適當提高難度和靈活性以考察學生的能力在題目中穿插了一定的局部短路的知識。

2.1.2 短路故障的特征。電路中有電流（電路中有電流表時則電流表有示數），串聯電路或者串聯部分中一部分用電器不能正常工作，其他部分用電器能正常工作，則不能正常工作的部分短路。并聯電路中所有用電器都不工作。

2.2 開路故障的判斷。

2.2.1 造成開路的主要原因有：①連接電路時，導線與接線柱之間接觸不良；②由于電流過大電路被燒斷，比如燈被燒壞；③將電壓表串聯在電路中，因為電壓表的內阻過大，造成電壓表所在電路開路。

2.2.2 開路故障的特征。如果電路中用電器不工作（常是燈不亮），且電路中無電流，則電路是開路。諾電路中有電壓表，根據開路的位置不同電壓表可能有示數也可能無示數。

2.3 開路故障的判斷方法

具體到那一部分電路開路，有兩種判斷方法：

①把電壓表分別和各處并聯，諾電壓表有示數且比較大（常表述為等于電源電壓）。則與電壓表并聯的那部分電路（或用電器）開路（電源除外）；諾電壓表無示數，則與電壓表非并聯的那部分電路（或用電器）開路。電壓表有示數的原因：電壓表兩接線柱間含電源部分的電路為通路，同時與電壓表并聯的部分電路沒有短路現象發生時，電壓表有示數；電壓表無示數的原因：電壓表兩接線柱間含電源部分的電路為斷（開）路或電壓表兩接線柱間含電源部分雖然為通路，但與電壓表并聯的那部分電路出現了短路現象。

②把電流表（或導線）分別與各部分并聯，如其他部分能正常工作，則當時與電流表（或導線）并聯的那部分電路開路了。

3.如何準確無誤地將實物連接圖轉換成電路圖

將實物連接圖轉換成電路圖是個難點。在多年的教學中，筆者發現，每一屆的學生在剛剛接觸將實物連接圖轉換成電路圖的題目時，邊看實物圖，邊畫電路圖。以為這樣就可以確保無誤，結果畫出的電路圖往往是形狀與實物連接圖很相似，但卻存在要么結構不一致、要么電路元件畫在電路圖中拐角處等諸多問題。那么這些問題如何才能得到根本性的解決呢？

首先，一定要杜絕學生采用"局部解決法"。因為邊看邊畫有著諸多弊端。一是容易導致電路圖與實物連接圖形狀相似而結構卻不一致；二是容易把電路元件放在電路圖的拐角處；三是不利于培養學生的看圖能力，很多學生甚至在圖畫好之后還不知道自己所畫的電路到底是并聯還是串聯結構。所以在教學的初始階段，一定要把學生這種不好的作圖習慣堅決消除在萌芽狀態。教師要教學生方法，具體是：

（1）先根據"電流流向法"看清實物連接圖的結構，包括電流有幾條路徑，干路上有什么，各條支路上有什么，以及電流經過各個電路元件的順序，如有電壓表的，還要注意電壓表是并聯在哪段電路兩端。

（2）根據實物連接圖的結構，用鉛筆畫出對應的電路圖框架。先畫好一個長方形，如果電路中有兩條支路，就在長方形中加一條線，三條支路再加一條，依此類推（此處要強調用鉛筆來畫圖）。

（3）在框架上逐個添加各個電路元件的符號。先在框架上確定電源的位置，此時就能清楚地看出框架中哪些屬于干路部分，哪些屬于支路部分，然后在干路和各條支路上逐個添加各元件的符號（添加時應注意各元件的相對位置，且必須在添加元件前先擦除框架上原有線）。

筆者根據多年的教學經驗，學生們比較難掌握的還是短路問題。所以，在以后的教學環節中，一定要加強這方面的訓練，達到一個較好的教學效果。