淺談初中物理常見電路故障的分析

季鳴鳳

電路故障分析不僅是初中物理電學的一個重點，也是一個難點.遇到電路問題，很難分析電路故障所在，原因有二：一是由于多種電路的復雜存在，很容易在電路分析中產生錯誤，往往很難找到產生電路問題的真正的故障所在；二是在分析過程中，由于電路故障所產生的現象有相似之處，會導致對電路故障分析的誤判.因此，想正確的分析電路故障，必須明確和清楚各種電路故障的本質，并且要把電路故障分析進行總結歸納，形成良好的知識體系，才能做到事半功倍.現以伏安法測小燈泡電功率的實驗為例，對可能出現的多種電路故障進行總結.

一、斷路或短路引起的現象

1.斷路引起的電路現象

存在斷路的電路中沒有電流的通過，如果是串聯，用電器無法工作；如果是并聯，要看是不是干路，若是干路，則所有用電器都無法工作，如果是支路，則該支路用電器無法正常工.

2.短路所引起的電路現象

分為電源短路和用電器短路.電源短路是導線不經過用電器直接接在電源的兩極，這樣可以產生很大的電流，能導致電源損壞.用電器短路是電路設備（電源除外）中沒有電流.

二、電路的故障種類

電路的故障大致分為三類：第一種，由電路短路引起的故障；第二種，由斷路所引起的故障；第三種是由電路中的電流表、滑動變阻器以及電壓表的連接引起的故障.

1.斷路

初中所涉及的電路，除了導線之外，一般涉及六種元件：滑動變阻器、小燈泡、電流表、電壓表、開關以及電源，其中的每一個部位都會導致斷路的發生，因為每個元件中都存在可能發生斷路的間斷點，在實際電路圖中表現為開關、燈泡、電流表或者滑動變阻器的兩側，

同一個元件兩個間斷點發生的電路故障所引起的電路現象是一樣的，先對每個間斷點所發生的現象進行歸類：

（1）電源兩側的斷路點、開關兩側的斷路點、電流表兩側的斷路點、滑動變阻器兩側的斷路點所產生的電路故障是一類，它們如果發生斷路，會導致整個電路沒有電流，即會出現電流表和電壓表不顯示數并且會導致小燈泡不會發光.

（2）電壓表兩側的斷路點：如果斷路點發生在電壓表兩側，只會導致電壓表中沒有電流的通過，其他的電元部分都不會受到影響，所以電流表會顯示示數，電壓表不會顯示示數，小燈泡會正常發光.

（3）小燈泡兩側的斷路點：這時的電路中實際上是電壓表串聯在電路中.我們知道，初中的物理認為電壓表的內阻無限大，電路中微弱的電流無法使電流表的指針發生偏轉，電壓變實測的是電源的電動勢，此時電流表測得的電路電流幾乎為0，不發生偏轉，電壓表的讀數為電源的電動勢，小燈泡由于幾乎沒有電流通過，所以不發光.

2.短路

在短路的故障分析過程中.我們將其與電壓表、小燈泡、電流表與滑動變阻器等四個元件進行短路故障分析：

（1）由于電流表引起的短路，此種短路方式相當于將將導線直接接于電流表的兩側，此時，電流表中不通過電流，并且對其他的電路元件不會產生大的影響，其表現為：電流表沒有示數，電壓表也沒有示數，小燈泡會正常發光.

（2）電壓表、小燈泡短路：相當于用導線直接連接電壓表或者小燈泡的兩側的兩點，因為此時的電壓表和小燈泡并聯在電路中，所以電壓表被短路的同時，小燈泡也被短路，這時候，電流不流經電壓表和小燈泡，會產生這樣的現象：電流表有示數，電壓表沒有示數，小燈泡不發光.

（3）滑動變阻器短路，相當于用導線直接連接連接滑動變阻器兩端的上下兩個不同的接線柱，滑動變阻器的電阻為零，對電路不起調節的作用，所以會產生這樣的現象：電壓表和電流表的示數偏大，小燈泡會異常地亮.

3.連接錯誤

（1）電流表和電壓表不正確的連接主要包括正負線柱接反，這樣產生的故障現象是電流表的指針反向偏轉，如果選擇過大的量程，電表指針的偏轉會過小，如果選擇的量程過小，則會使電表指針的偏轉過大，因此這樣產生的故障現象會使電表指針偏轉到刻度盤的最右側；電流表和電壓表的位置如果互換，這時電壓表會串聯在電路中，此故障的現象和小燈泡斷路現象是相同的.

（2）滑動變阻器不正確的連接包括兩個接線柱全部接在上接線柱上，因此故障的現象是滑動變阻器根本不起調節作用，這時候電表的示數大，小燈泡實際功率會變大，小燈泡的發光會異常變亮；如果兩個接線柱全部接在下邊的接線柱上，這時候滑動變阻器也不會起到調節的作用，電表示數顯示的會小，小燈泡的實際功率會變小，這時候小燈泡變暗.

三、電路故障分析的思路

一般解決電路的故障分析的思路：先判斷電路的連接情況，即檢查電路的各個元件是否完好，并且要檢查電路的各個產生間斷點的部位是否連接完好，綜合串聯以及并聯的電路特點進行推理判斷，如果電路為串聯電路，其電壓表的示數如果變大，一種情況是電壓表所測得的電路內部發生斷路，我們也稱之為“內開”；第二種情況是其中的一部分電路發生短路，簡稱“外短”，此種情況下電壓表示數過小，我們稱之為“外短”；第三種情況是電壓表所測得的電氣短路我們稱為“內短”；第四種情況是電壓表未測的部分發生短路，我們稱之為“外開”.根據電流表的變化我們把情況分為兩種，其一是電流變變大，必有電器短路，電流表讀數變小有斷路.

中考題典例分析：

例1 小明按照圖1所示的電路圖連接的實驗電路，想測得電阻R的阻值，現在閉合圖中的開關S，調節滑片P，隨后觀察電流表與電壓表的讀數如圖2、圖3所示，操作無誤，試問電阻R為.