電路故障的識別與判斷

楊繼梅

[摘?? 要]初中物理電路故障主要包括斷路和短路兩種情況。根據電路中出現的現象準確識別電路故障，并判斷電路中哪部分出現故障，是深刻理解電路規律的重要途徑，也是培養學生分析與解決問題能力的有效方法。文章以串聯電路、并聯電路中出現的斷路與短路故障為例，談談電路故障的識別與判斷。

[關鍵詞]電路故障;斷路;短路

[中圖分類號]??? G633.7??????? [文獻標識碼]??? A??????? [文章編號]??? 1674-6058（2021）02-0057-02

電路故障題是電學學習中的一種重要題型，主要包括斷路和短路兩種情況。怎樣根據電路中出現的現象準確識別電路故障，并判斷出電路中哪部分出現故障是有效解答相關問題的前提。下面通過電路中用電器斷路和短路兩種情況進行簡單分析。

一、電路故障的分類

1.斷路現象

斷路，也稱之為開路，電路中出現斷路，主要表現在電路中沒有電流流過，用電器不工作，斷路具體表現在電路中某點出現斷開、導線松開等，如小燈泡的燈絲燒斷、連接小燈泡等用電器的導線松開、導線斷開以及電流表、電壓表等儀表內部導線松動等，這樣的電路會導致電路中無電流，用電器不能工作，此時電流表示數可能為零，電壓表可能有示數，也可能沒有示數。

2.短路現象

短路分為電源短路與用電器短路。電源短路，是指電流不經過用電器而直接流回電源，導致電路中電流過大的現象。短路具體表現在電源或用電器等被電阻極小的導體，如導線、電流表等，因并聯而產生的電路故障，短路是極其不希望出現的故障之一。如果電源短路的話，所有用電器不工作，電源會被燒壞;如果是用電器短路的話，被短路的用電器不工作[1]，除被短路的用電器以外的用電器、電表是工作的，電源也是完好的。

二、電路故障的識別

這里以串聯電路和并聯電路為例，如表1所示是串聯電路和并聯電路出現斷路故障與短路故障時的現象，這里著重根據串并聯電路特點分析電路中出現的故障。

斷路故障表現：當電路中出現斷路時，用電器無電流通過，用電器不能工作，具體表現在以下幾個方面：（1）燈泡不亮;（2）電流表無示數;（3）電壓表示數為零（電壓表測量用電器之外斷路或為電壓表所測部分短路）;（4）電壓表有示數（或電壓表示數接近電源電壓）（表現為電壓表所測部分兩端點之間斷路，或電壓表與其他的用電器串聯在電路中）。

短路故障表現：當電路中出現短路時，電流很大，具體表現有以下兩種情況，一是電源短路，表現為用電器不工作，電壓表、電流表都無示數，電源有可能被燒壞：二是部分短路（也叫局部短路），表現為（1）燈泡仍可能亮（沒有被短路）;（2）燈泡可能不亮（說明燈泡短路）;（3）電流表有示數;（4）電壓表可能有示數（與電壓表并聯部分無短路）;（5）電壓表示數可能為零（與電壓表并聯部分短路）。

三、電路故障的判斷

1.利用導線（或電流表）與故障部分并聯

利用導線（或電流表）與故障部分并聯判斷法，此方法是將導線與電路中出現故障的部分并聯，如果原來故障部分重新工作，說明被導線并聯的部分出現斷路。由于導線與故障部分并聯，所以這種判斷故障的方法不適用于并聯電路，否則電路會出現短路現象。

2.利用電壓表與故障部分并聯

利用電壓表與故障部分并聯，相當于測量故障部分電壓，如果出現電壓表有示數（或接近電源電壓），則說明與電壓表并聯的故障部分出現斷路;相反，如果電壓表沒有示數[2]，則說明被電壓表并聯的故障部分出現短路，或電壓表并聯電路以外的部分電路出現斷路。

3.利用小燈泡與故障部分并聯

利用小燈泡與故障部分并聯，如果小燈泡工作，說明與小燈泡并聯部分的故障是斷路;相反，如果小燈泡不工作，則說明與小燈泡并聯部分的故障電路是短路，或與小燈泡并聯部分以外的部分電路是斷路。

4.試電筆判斷故障

試電筆判斷故障一般適用于家庭電路，試電筆中氖管不發光，說明試電筆筆尖接觸的是零線，或接觸導線部分與火線斷開;相反，如果氖管發光，說明試電筆筆尖接觸的是火線。

四、電路故障的案例分析

1.斷路故障實例

[例1]如圖1所示，小燈泡L1、L2是完全相同的，開關S閉合后，只發現一個小燈泡發光，并且也只有一個電表有示數，由此可以判斷出 （）。

A. L1斷路B. L2斷路

C. L1短路D. L2短路

解析：分析電路圖可知，燈泡L1、L2并聯，電流表A測量L2的電流，電壓表V測量L2（或L1）兩端電壓（即電源電壓）。

并聯電路中，若L1短路，則L2也同時被短路，兩燈都不發光，本題中有一個小燈泡發光，因此，電路中不可能出現短路現象，即選項C、D錯誤;由于并聯電路互不影響，當燈L1斷路時，對燈L2支路沒有任何影響，即電流表A和電壓表V的示數沒有影響，選項A錯誤;當燈L2斷路時，電流表A示數為零，電壓表V示數不變，燈L1依然發光，即選項B正確。

拓展：本題中如果連接好電路，閉合開關S后，出現一個小燈泡發光，電流表與電壓表都有示數，電路故障可能是_________。

在本電路中，閉合開關S后，出現一個小燈泡發光，電流表有示數，說明電流表測量的小燈泡L2所在支路完好，電壓表測量電源電壓，有示數，說明電路中干路是完好的，由此可以推出，小燈泡L1斷路。

2. 短路故障實例

[例2]如圖2所示，開關S閉合，甲、乙兩個小燈泡均發光，電流表與電壓表也均有示數，只是過了一會兒，其中一個小燈泡突然熄滅，另一個小燈泡依然發光，有一個電表示數增大，另一個電表示數幾乎減小到零，由此分析本電路的故障可能是（）。

A.甲燈斷路B.乙燈斷路

C.甲燈短路D.乙燈短路

解析：分析電路圖可知，甲、乙兩燈串聯，電流表測量電路中電流，電壓表測量乙燈兩端電壓。

根據題意，閉合開關，甲、乙兩燈均發光，兩電表均有示數，過一會兒，其中一個燈泡突然熄滅，此時電路不可能出現斷路故障，否則兩個燈泡會全部熄滅，故A、B錯誤;電路只可能出現某個燈泡短路故障，如果甲燈短路的話，乙燈發光，電路中有電流，電流表有示數，電壓表測電源兩端電壓，電壓表有示數，即選項C錯誤;如果乙燈短路的話，電壓表也同時被短路，電壓表示數為零，甲燈發光，電路中有電流，電流表有示數，即選項D正確。

拓展：本題中如果連接好電路，閉合開關S后，出現以下現象，請判斷電路中的故障原因：

（1）電流表、電壓表示數都為零。

在串聯電路中，電流表示數為零，說明電路中出現斷路，電壓表示數為零，說明電壓表測量的小燈泡乙短路，或者電壓表測量部分以外的小燈泡甲斷路，為此，綜合判斷可知：小燈泡甲出現斷路。

（2）電流表無示數、電壓表示數接近電源電壓。

在串聯電路中，電流表無示數，說明電路中出現斷路，電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表測量部分斷路，即小燈泡乙斷路[3]，為此，綜合判斷可知：小燈泡乙出現斷路。

電路故障的識別與判斷的關鍵是理解串并聯電路特點，根據用電器工作情況、電表示數變化等因素對電路故障進行判斷，進而深化對電路規律的理解。

[參考文獻]

[1]? 魯斌.恒定電路中電壓變化量與電流變化量之比問題的一般解法[J].物理通報，2016（S1）：108-109.

[2]? 侯中柱.對“想當然”命題的幾點實踐性思考[J].物理教師，2016（6）：36-39.

[3]? 趙彥宏.動態電路中滑動變阻器功率變化的討論 [J].中學物理教學參考，2016（16）：65.

（責任編輯 易志毅）