高中物理电路故障的分析与判断分析演示教学

电路故障问题的分类解析重/难点重点：检查电路故障的常用方法。

难点：常见故障电路问题的分类解析。

重/难点分析重点分析：检查电路故障的常用方法有：电压表检查法；电流表检查法；欧姆表检查法；试电笔检查法。

难点分析：常见故障电路问题主要有这样几类：（1）给定可能故障现象，确定检查方法。

（2）给定测量值，分析推断故障。

（3）根据观察现象，分析推断故障。

（4）根据故障，分析推断可能观察到的现象。

突破策略1.常见的故障现象断路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落（即电压表不偏转）。

短路:是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障。

在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。

电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障。

在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。

欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障。

在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源。

试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查。

在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔的上金属体。

3.常见故障电路问题的分类解析（1）给定可能故障现象，确定检查方法：例1. 在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是：A ．直流10V 挡；B ．直流0.5A 挡；C ．直流2.5V 挡；D ．欧姆挡。

电路的故障分析作者：张忠岐来源：《中学物理·高中》2015年第06期电路的故障一般分为断路故障和短路故障两大类.对于电路所发生的故障，我们可以依据电路的串并关系，由路端电压随外电路电阻变化的规律、闭合电路（或部分电路）欧姆定律作出判断，也可以用电压表或电流表通过测量做出判断，还可以将电源与电路断开后用欧姆表通过测量做出判断.1用电压表分析电路故障（一般只限于串联电路并且只有一处故障）用电压表进行电路故障分析的步骤是：先用电压表测出各接线柱间的电压，再根据断路故障的电压特征和短路故障的电压特征做出判断.（1）断路故障的电压特征：如果外电路某处发生了断路故障，电路中的电流一定为零，路端电压一定不为零.因此：①电压为零的两点间无断点；②哪两点间的电压不为零，则这两点与电源两极之间无断点，而这两点之间有断点.（2）短路故障的电压特征：如果外电路有用电器发生了短路故障，电路中的电流一定不为零，被短路用电器两端的电压一定为零.因此：电路中的电流不为零但电压为零的两点间一定发生了短路故障.例（2000年高考全国物理卷9）图1为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与200V的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻.现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为200V.由此可知A.ab间电路通，cd间电路不通B.ab间电路不通，bc间电路通C.ab间电路通，bc间电路不通D.bc间电路不通，cd间电路通解析由于电路中没有电流，所以电路发生了断路故障.用交流电压表测得b、d两点间为200V，说明b点与电源之间、d点与电源之间无断点，断点一定在外电路中的b、d两点之间；用交流电压表测得a、c两点间为200V，说明a点与电源之间、c点与电源之间无断点，断点一定在a、c两点间.综上所述，断点一定在b、c两点之间，故该题的正确选项是C、D.2用电流表分析电路故障（一般只限于串联电路并且只有一处故障）用电流表进行电路故障分析的步骤是：先把电流表分别接入各用电器的接线柱间并记录通过电流表的电流，再根据断路故障的电流特征和短路故障的电流特征做出判断.（1）断路故障的电流特征：如果某用电器发生了断路故障，则电路中的电流为零，断路用电器两端的电压不为零，其他用电器两端的电压均为零.所以，电路中若有用电器发生了断路故障，将电流表分别接在每个用电器两端的接线上，电流表有示数时的用电器发生了断路故障.（2）短路故障的电流特征：如果某用电器发生了短路故障，则电路中的电流不为零，短路用电器两端的电压为零，其他用电器两端的电压均不为零.所以，电路中若有用电器发生了短路故障，将电流表分别接在每个用电器两端的接线装上，电流表无示数时的用电器发生了短路故障.需要注意的是，用电流表判断电路故障时，要选择合适的量程并用试触法测量，以免烧坏电流表.为了电路安全和测量的方便，如果有电压表，一般优先选择“用电压表分析电路故障”.例2在如图2所示的电路中，A、B、C、D为四个接线柱，闭合开关后灯不亮，已经确定是由于灯泡开路或短路引起的.在不允许拆开电路的情况下，请你用一只电流表对故障进行判断（要说明方法和判断结果）.解析该题有以下两种不同的判断方法.方法一把电流表接在A、B接线柱上，如果电流表指针偏转，则灯泡开路.如果电流表指针不偏转，则灯泡短路.方法二把电流表接在B、D接线柱上，如果电流表指针偏转，则灯泡短路.如果电流表指针不偏转，则灯泡开路.3用欧姆表分析电路故障（一般只限于纯电阻串联电路）用欧姆表判断电路故障的步骤是：先将电源与外电路断开，然后用欧姆表测出外电路各接线柱间的电阻，再根据“电阻为零的接线柱间一定短路、电阻为无穷大的接线柱间一定断路”进行判断.例3图3是某同学连接的实验实物图，闭合开关S后，发现A、B灯都不亮，他用欧姆表通过测量来判断电路故障.（1）测量前，应将开关S[CD#3]（填“断开”或“闭合”）；（2）测量结果如表1所示，根据测量结果，可以判定故障是A.灯A断路B.灯B断路C.灯A、B都断路D.d、e间导线断路解析（1）用欧姆表进行电路故障分析时，要先将电源与电路断开，所以该空应填“断开”.（2）由测量结果可知，当欧姆表分别接在测量点c、d和e、f时示数很小但不为零，说明A、B灯泡都不可能断路，也不可能短路.当欧姆表接在测量点d、e时示数为“∞”，说明d、e 间导线一定断路.故该题的正确选项是D.4由电路中电表的示数或示数的变化情况分析电路故障如果电路中接有电压表和电流表，我们可以根据电表的示数或示数变化情况来分析电路的故障.例4在如图4所示电路中，闭合电键S后发现电路不能正常工作，已知电压表、电流表都是理想表并且是完好的，所（1）两灯泡都不亮，电流表示数为零，电压表示数为电源电动势，则故障为_____；（2）两灯泡都不亮，电压表、电流表示数均为零，则故障为_____；（3）只有一灯亮，电流表有示数，电压表示数为零，则故障为_____.解析（1）由“两灯泡都不亮，电流表示数为零”可知，一定发生了断路故障.由“电压表示数为电源电动势”可知，故障为“L1断路”.（2）由“两灯泡都不亮，电流表示数为零”可知，一定发生了断路故障.由“电压表示数为零”可知，故障为“L2断路或电键S断路”.（3）由“只有一灯亮，电流表有示数，电压表示数为零”可知，故障为“L1短路”.5由电路中灯泡亮度的变化情况分析电路故障如果电路中接有灯泡，当电路发生故障时，灯泡的亮度会[HJ1.45mm]发生变化.我们可以根据灯泡亮度的变化情况来分析电路的故障.例在如图5所示的电路中，灯泡A和B都是正常发光的.忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些.试判断电路中什么地方出现了断路的故障（设只有一处出了故障）.解析由题意分析可知，A、B灯泡所在支路不可能断路，否则A、B灯泡均不会发光；假设R1所在支路断路，外电路总电阻R将增大，导致路端电压U增大，A、B灯泡两端电压均升高，即A、B灯泡均变亮；假设R2所在支路断路，外电路总电阻R将增大，导致路端电压U增大，电源的输出电流I将减小.由IR11UR1可得IR1增大，由I=IR1+IRB∥R3可得，IRB∥R3将减小.由UB=IRB∥R3·RRB∥R3可得UB将减小，即B灯泡变暗.由U=UA+UB可得UA将增大，即A灯泡变亮；假设R3所在支路断路，同理可得A灯泡变暗而B灯泡变亮.所以电路故障是R2所在支路断路引起的.。