初中物理電路故障問題分類與分析

姚利平

【摘要】初中物理中電路圖屬于一類十分重要的電學問題，給出具體電路圖求可能發生的電路狀態是最常見的考查方式.電路故障與電路圖的聯合考查，有助于學生更透徹地理解電路組成與相關元件作用，也能更靈活地解答其他電學問題.本文就三個例題分析電路中常見的斷路和短路問題，幫助學生理解電路，更有效地解答電路問題.

【關鍵詞】初中物理；電路故障；解題教學

電路故障是初中物理學習中常見的挑戰之一，解決電路故障不僅需要掌握基本的電路原理和知識，還需要具備良好的問題分類與分析能力.在初中物理教學中，為了幫助學生更好的理解和解決電路故障，我們需要對電路故障進行有效的分類與分析.通過對電路故障的分類，可以將問題進行系統化地整理和歸類，從而更有針對性地解決不同類型的故障.而通過對電路故障的分析，我們可以深入挖掘問題的根本原因，并通過合理的推理和實驗來驗證我們的分析結果.只有通過科學的分類與分析方法，才能準確把握電路故障的本質，為解決問題提供有力的指導和方法.

1 電路短路

電路短路是指電路中短路部分被近似地看做“導線”，只有電流通過但短路兩端測不出具體電壓的情況.電路短路狀態只要把電路元件看做一根導線，再進一步分析其中的電表示數或運行情況，就能對問題做出解答，具體短路情況判斷如下例題所示.

例1 如圖1所示電路中，電源電壓為3V，閉合開關后，電壓表示數為3V，出現故障的原因是（ ???）

（A）一定是R斷路. （B）一定是R斷路.

（C）可能是R短路.（D）可能是R短路.

思考 主要是對電路元件R、R的斷路、短路情況進行判斷分析，首先判斷電壓表和電流表對應測量的數值，其次分情況討論R、R斷路時，對應電表值是否符合題意，即可得到答案.

解析 由圖可知，閉合開關后，定值電阻R和變阻器R串聯，電壓表測定值電阻R電壓，

由題意可知，電源電壓3V，閉合開關后，電壓表示數為3V，可能的情況有：

①若R斷路，此時電壓表測電源電壓，示數等于電源電壓3V；

②若變阻器R短路或接入電阻阻值為0時，此時電路中只有定值電阻R，其兩端電壓等于電源電壓為3V.當R斷路或R短路時，電壓表示數為0，故選項（A）（B）（C）均不符合題意，正確答案為選項（D）.

變式 如圖2所示的電路中，不正確的說法是（ ???）

（A）閉合S，斷開S，L發光，L不發光.

（B）閉合S、S，L、L都發光.

（C）閉合S，斷開S，L、L都發光.

（D）S、S都斷開，L、L都不發光.

思考 按照選項依次分析閉合開關后會出現的電流流向，如果支路中沒有電路元件則被判定為短路，且并聯情況下支路短路會對電源造成損傷，依次分析相關情況后，即可得到最終正確答案.

解析 （A）閉合S，斷開S，根據電流流向可知，左側導線與L并聯，L被短路，故L、L都不發光，且會損壞電源，故選項（A）錯誤；

（B）閉合S、S，左側導線與L、L并聯，L、L都被短路，兩燈都不發光且會損壞電源，故選項（B）錯誤；

（C）閉合S，斷開S，根據電流流向可知，L、L并聯，L、L都發光，選項（C）正確；

（D）S、S都斷開，根據電流流向可知，只有L接入電路，所以L發光，L不發光，選項（D）錯誤.

綜上，不正確選項為（A）（B）（D）.

2 電路斷路

電路斷路則是斷路部分被看作“斷開開關”狀態，這種情況下電流無法通過，但斷路部分兩端有電壓，因此電路斷路情況與短路有所不同，需要注意區別.判斷電路斷路狀態，主要是將電路元件看作斷開的開關，分析電路是否能夠正常工作或是否符合題意，即可對問題做出解答.

例2 如圖3電路所示，電源電壓保持不變，閉合開關后，只有兩個電表的指針發生偏轉.已知燈泡L、L中只有一個出現了故障，其他元件均完好，下列說法正確的是_____.①可能是燈泡L短路；②可能是燈泡L短路；③可能是燈泡L斷路；④可能是燈泡L斷路.

思考 首先按照依次代入四個不同結論，分析對應斷路、短路情況是否符合問題題意，即每種情況對應的電表指針偏轉個數，即可得知正確的說法.

解析 ①若是燈泡L短路，由電路圖可知，此時電路中只有燈泡L接入電路，電流表測電路中電流，電壓表V與V均測量電源電壓，則三電表均有示數，故結論①錯誤；

②若是燈泡L短路，只有燈泡L接入電路，此時電壓表V示數為零，電壓表V測電源電壓，電流表測電路中電流，只有兩個電表的指針發生偏轉，故結論②正確；

③若是燈泡L斷路，此時電路處于斷路狀態，電流表示數為零，電壓表V測電源電壓，電壓表V為接入電路無示數，此時只有一個電表的指針發生偏轉，結論③錯誤；

④若是燈泡L斷路，此時電路處于斷路狀態，電流表無示數，電壓表V、V均測量電源電壓，此時兩電表都有示數，結論④正確.

綜上，結論②④正確.

3 結語

從上述例題和分析總結內容不難得到，短路和斷路狀態都十分常見，也具有各自的特點，解答問題時需要分析的電路狀態也各不相同，需要學生鑒別與區分.掌握電路故障問題的不同題型與解題思路，也在一定程度上對電路狀態有所理解，也對其他電學知識打下一定基礎.

參考文獻：

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