一、短路與斷路現象分析
電路故障類型,主要有兩種,短路和斷路。
短路,又分為電源短路和用電器短路兩種。
1、電源短路,指導線不經過用電器而直接接到了電源的兩極上。導致電路中電流過大,從而燒壞電源。這種情況是絕對不允許的。
電源短路,如圖兩種情況,一種是開關閉合,導線直接接到電源兩極上;另一種是開關閉合,電流表直接接到了電源兩極上。
2、用電器短路,指的是串聯的多個用電器中的一個或多個(當然不是全部)在電路中不起作用,這種情況是由于接線的原因或者電路發生故障引起的。這種情況一般不會造成較大的破壞。
用電器短路,從實驗的角度給學生做如圖所示的實驗,學生觀察到:閉合開關,燈泡L1、L2發光,當用一根導線并接到A、B兩點之間,燈泡L2熄滅,燈泡L1變亮。事實告訴同學們,此時燈泡L2中沒有電流流過,電流從電源正極流到A點后,只經過導線流到B點,再流過L1,回到電源負極。
將這一現象上升到理論就是:從同一起點A到同一終點B,如果存在多條可能的通路,但其中有一條是導線,則電流只流經導線,不通過其他任一通路。這種現象表現出了自然界“最經濟的原理”。
斷路,指電路斷開的情況,可能是由于接觸問題或者電流過大把用電器燒毀引起的。
二、電路故障模擬實驗
如圖所示,燈泡L1和燈泡L2串聯在電路中,為了幫助同學們理解故障原因,分別做以下四個模擬實驗:
實驗一:模擬燈L1短路的情形,取一根導線并接到L1的兩端,閉合開關,觀察到燈L2發光,且亮度變亮,電流表示數變大,電壓表無示數(被短路);
實驗二:模擬燈L1斷路的情形,將燈L1從燈座上取下來,閉合開關,觀察到燈L2熄滅,電流表無示數,電壓表示數變大,為電源電壓;
實驗三:模擬燈L2短路的情形,取一根導線并接到L2的兩端,閉合開關,觀察到燈L1亮度變亮,電流表示數變大,電壓表示數變大;
實驗四:模擬燈L2斷路的情形,將燈L2從燈座上取下來,閉合開關,觀察到燈L1熄滅,電流表無示數,電壓表也無示數。
三、判斷故障的方法
使用電壓表、電流表、小燈泡、導線等都可以判斷故障所在,以下舉例說明。
方法一、電壓表檢測法
例1 在電學實驗中,遇到斷路時,常用電壓表來檢測。某同學連接了如圖1所示的電路,閉合開關S后,發現燈不亮,為檢查電路故障,他用電壓表進行測量,結果是
則此電路的故障可能是( )
A.開關S接觸不良
B.小燈泡燈絲斷了
C.d、e間出現斷路
D.e、f間出現斷路
分析:觀察電路,燈泡和定值電阻串聯,閉合開關S后,發現燈不亮,說明發生斷路故障。用電壓表測量時,表與被測元件并聯,相當于在被測元件旁又使電流有了一條路徑。若被測元件通路,由于電壓表電阻很大,等效于開路,對電路無影響,其示數為零;若被測元件斷路,電流不能從元件通過,只能從電壓表通過,因電壓表的電阻很大,這個電流很小,燈泡不亮,但電壓表有示數,且近似等于電源電壓。本題中電壓表測得,說明電源可提供3V電壓;
,說明a、d兩點與電源兩極相連的電路某處斷開,
,說明故障在d、e兩點之間且為斷路。選擇C。
方法二、導線檢測法
例2(06大連)如圖所示,閉合開關S時,燈泡L1、L2都不亮,用一根導線的兩端接觸a、b兩點時兩燈都不亮;接觸b、c兩點時,兩燈都不亮;接觸c、d兩點時,兩燈都亮。則( )
A.燈L2斷路
B.燈L2斷路
C.燈L2短路
D.開關S斷路
分析:閉合開關S時,燈泡L1、L2都不亮,說明電路發生斷路故障。用一根導線的兩端接觸a、b兩點時兩燈都不亮,說明斷路故障發生在燈L2和開關上;接觸b、c兩點時,兩燈都不亮;說明斷路故障發生在燈L1和開關上;接觸c、d兩點時,兩燈都亮,排除燈泡故障,說明開關S斷路,故選D。
四、典型練習題
1.如圖2所示的電路中,電源電壓為6V,當開關S閉合后,只有一只燈泡發光,且電壓表V的示數為6V,產生這一現象的原因可能是( )
A.燈L1處短路
B.燈L2處短路
C.燈L1處斷路
D.燈L2處斷路
2.如圖3所示,當開關S閉合時,發現電流表指針偏轉,電壓表指針不動。該電路的故障可能是( )
A.燈L1的接線短路
B.燈L2的接線短路
C.燈L1的燈絲斷了
D.燈L2的燈絲斷了
3.在圖4所示的電路中,電源電壓不變,閉合開關S后,燈L1、L2都發光。一段時間后,其中一盞燈突然熄滅,而電流表、電壓表的示數不變,產生這一現象的原因可能是( )
A.燈L1短路
B.燈L2短路
C.燈L1斷路
D.燈L2斷路
(以上3道練習題的答案分別是:B、A、D)