巧斷家庭電路故障

石家莊市第二十七中學(xué) 楊庚明

一、問題的提出

在初中物理課上，我們常見到這樣一類題目：假設(shè)電路中只有一處故障，且小燈泡完好，判斷家庭電路是否為零線斷路。如圖1 所示，閉合開關(guān)后小燈泡不發(fā)光，用試電筆分別接觸A、B、C 三點(diǎn)，若試電筆均發(fā)光，則可以判斷一定是零線斷路。

但這個判斷零線斷路的方法是一個理想化的方法，在實(shí)際生活中很難應(yīng)用。筆者在一個偶然的情況下發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象：用一個試電筆接觸插座的火線孔時，試電筆發(fā)光；用試電筆接觸零線孔時，試電筆不發(fā)光；將一個試電筆接觸零線孔，另一個試電筆同時接觸火線孔時，兩個試電筆都發(fā)光（以上操作均為同一個人正確使用試電筆，下同）。

二、原理

當(dāng)用一個試電筆接觸火線時，就會形成“火線—試電筆—人體—大地”這樣的通路，所以試電筆發(fā)光。而用A 試電筆接觸零線，同時B 試電筆接觸火線時，電流的路徑變?yōu)椤盎鹁€—試電筆B—人體—試電筆A—零線”，所以兩個試電筆都發(fā)光（見圖2）。若此時零線發(fā)生斷路，電流就不能通過零線形成回路，所以電流流通路徑就改為“火線—試電筆B—人體—大地”，則試電筆B 發(fā)光，而試電筆A 不發(fā)光。若是火線斷路，則沒有電流流入插座，所以兩個試電筆都不會發(fā)光。

由此我們可以得到一個判斷零線還是火線斷路的有效方法：由同一個人正確操作試電筆，將一個試電筆與零線接觸，同時將另一個試電筆與火線接觸，若兩個試電筆都發(fā)光，則電路正常；若一個發(fā)光一個不發(fā)光，則零線斷路；若兩個都不發(fā)光，則火線斷路。

三、實(shí)驗驗證

1.打開一個可以正常工作的普通插座，用一個試電筆接觸C 點(diǎn)時，試電筆發(fā)光，說明C 點(diǎn)連接火線（見圖3）。用一個試電筆接觸D 點(diǎn)時，試電筆不發(fā)光，說明D點(diǎn)連接零線（見圖4）。

2.用兩個試電筆同時接觸C、D 兩點(diǎn)，兩個試電筆都發(fā)光。

3.將D 處的零線剪斷（見圖5）。用兩個試電筆接觸C、D 兩點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)一個試電筆發(fā)光，另一個不發(fā)光（見圖6）。

4.將D 處的零線重新連接，然后將C處的火線剪斷。

5.用兩個試電筆接觸C、D 兩點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)兩個試電筆都不發(fā)光（見圖7）。

四、補(bǔ)充說明

這個方法僅限于電路中只有一個斷點(diǎn)的情況；為了展示方便，我們實(shí)驗時使用的是電子試電筆，其使用和相關(guān)現(xiàn)象與普通試電筆完全相同；注意用電安全。