讲义--电路动态与故障分析

第20讲 欧姆定律的应用

课程标准 课标解读

1．完成伏电法测电阻的实验；

2．电路动态分析；

3．电路故障分析。 1．通过设计、操作及对结论的分析，培养实事求是的科学态度和周密、严谨的科学思维方法，以及团队协作的精神；

2．在共同完成的操作及实验过程中，培养同学之间相互协作的团队精神。

知识点01 伏安法测电阻

1．用电流表和电压表测小灯泡电阻的方法叫_______。

2.在测量额定电压为2.5V的某小灯泡电阻的实验中，实验电路如图所示，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，改变小灯泡两端的电压，相应地读取通过小灯泡的电流。下表记录的是每次的测量值。

U/V 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

I/A 0 0.17 0.30 0.39 0.45 0.49

(1)以电压为横坐标，电流为纵坐标，将测量数据转换为坐标点，标记在坐标系中，如图b所示，请用平滑的曲线将这些点连接起来。

解：如图所示。

(2)通过计算或根据所画的实验图像都可以发现，小灯泡灯丝的电阻是_______(选填“变化”或“不变”)的，且随着电压升高，其阻值_______(选填“变大”或“变小”)。 知识精讲 目标导航 【即学即练1】（实验名称）用电流表和电压表测量未知电阻Rx的阻值。

（实验原理）___________。

（实验步骤）

（1）如图甲是小丽在实验过程中未连接完整的电路，请用笔画线代替导线完成实物连接；（________）

（2）请你在上面的虚线框内设计一个记录实验数据的表格；（________）

（3）闭合开关后，调节滑动变阻器滑片，电流表的示数会发生变化，但电压表无示数，造成该故障的可能原因是___________；

（4）排除故障后，小丽进行第一次测量时，使电压表的示数为2.5 V，电流表的示数如图乙所示，为___________A，电阻阻值为___________Ω；

（5）为减小实验误差，需进行多次测量，完成第一次测量后，接下来的操作是___________。

初中物理 故障电路分析

精准精炼

【考点精讲】

（一）故障模拟

如图所示，灯泡L1和灯泡L2串联在电路中，为了帮助同学们理解故障原因，分别做以下四个模拟实验：

实验1：模拟灯L1短路。

取一根导线并联接到L1的两端，闭合开关，观察到灯L2发光，且亮度更强，电流表示数很大，电压表示数为0；

实验2：模拟灯L1断路。

将灯L1从灯座上取下来，闭合开关，观察到灯L2不发光，电流表示数为0，电压表示数为电源电压；

实验3：模拟灯L2短路。

取一根导线并联接到L2的两端，闭合开关，观察到灯L1发光，且亮度更强，电流表示数很大，电压表示数为电源电压；

实验4：模拟灯L2断路。

将灯L2从灯座上取下来，闭合开关，观察到灯L1不发光，电流表示数为0，电压表示数为0。

（二）总结

（1）观察实验1与3，能得到：串联电路中，只有一个用电器短路时

①电路中有电流，比正常时变大。

②短路的用电器两端电压等于０，比正常时变小。记住：

③完好的用电器两端电压等于电源电压，比正常时变大。

（2）观察实验2与4，能得到：串联电路中，只有一个用电器断路时

①电路中的电流为０，比正常时变小。

②断路的用电器两端电压等于电源电压，比正常时变大。记住：

③完好的用电器两端电压等于０，比正常时变小。

【典例精析】

例题1（新疆）如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，电路正常工作。过了一会儿，灯L熄灭，两个电表中只有一个电表的示数变大，则下列判断正确的是（ ）

A. 可能是电阻R短路，电流表的示数变大

B. 一定是灯L短路，电流表的示数变大

C. 可能是电阻R断路，电压表的示数变小

D. 可能是灯L断路，电流表的示数变小

思路导航：若电阻R短路，则电路中只有L接入，此时灯泡变亮，故A错误；若R断路，则电路断开，电流表、电压表示数均变小，故C错误；若L短路，则灯泡熄灭；电路中只有R接入，则电路中的电流增大，电流表示数变大；同时电压表被短路，则电压表示数减小；若灯L断路，则灯熄灭，电路断开，电流表示数为零；此时电压表接在电源两端，则电压表示数增大；则灯泡L短路及断路均符合题意，故B“一定”说法错误，D正确。

一、 初中物理故障电路分析

1、 电压表示数为零的情况

a 电压表测量的用电器发生短路

一灯亮一灯不亮，电流表有示数；

b 干路用电器发生断路

两灯都不亮，电流表无示数；

C 电压表故障或与电压表连线发生断路

两灯都亮，电流表有示数

2 电压表示数等于电源电压的情况

A 电压表测量的用电器发生断路

两灯都不亮，电流表无示数

注：此时不能把电压表看成断路，而把它看成是一个阻值很大的电阻同时会显示电压示数的用电器，由于电压表阻值太大，根据串联电路分压作用，电压表两端几乎分到电源的全部电压，电路中虽有电流但是很微弱，不足以使电流表指针发生偏转，也不足以使灯泡发光。如果题目中出现“约”、“几乎”的字眼时，我们就锁定这种情况。

B 干路用电器发生短路

一灯亮一灯不亮，电流表有示数

3 用电压表判断电路故障

电压表有示数说明：和电压表接线柱连接的两根线路完好无损

电源电压为6V，用电压表测得：Uab=0;Ued=6v;Ucd=0;Uac=6v,灯泡不亮，哪里出现故障？

解题思路： 先找有示数的，Ued=6v说明从e点到电源正极线路完好，从d点到电源负极线路完好；Uac=6v说明从a点到电源正极线路完好，从c点到电源负极线路完好，这样将故障锁定在ac之间了，由Uab=0,说明bc之间出现故障，故电阻出现断路。

4 电流表有示数说明和电流表串联的电路是通路；电流表没有示数则有两种情况：1断路 2 电路中电流太小，不足以使电流表指针发生偏转（例如：电压表与电流表串联，见上面2A）

针对训练

1、 如图1是测定小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的电路图。如果某同学在操作的过程中对两只电表的量程选择是正确的，但不慎将两电表的位置对调了，则闭合开关S后

A、 电流表、电压表均损坏； B、电流表损坏，电压表示数为零；（ ）

C、电流表有示数，电压表示数为零； D、电流表示数为零，电压表有示数。

2、如图2所示，下列说法正确的是 （ ）

1 第三节 电路动态变化问题

当电路中某元件的电阻发生变化时（发生断路、短路或阻值改变等）,将导致其他元件的电压、电流发生变化,这就是电路的动态变化问题。

电路中的动态变化问题,多为滑动变阻器滑片移动,导致电路中电阻发生变化,引起电路中其他元件两端的电压和通过元件的电流发生变化。关于变阻器引起的动态变化情况,先来考察下面的简单情况,如图8.47（a）所示,在串联电路中,由12ABRRR可知,2R阻值变大（或变小）将使总电阻ABR变大（或变小）。

如图8.47（b）所示,若是两个电阻组成的并联电路,由12111221ABRRRRRRRR,可知2R阻值变大（或变小）,同样也会使总电阻ABR变大（或变小）。

很容易证明,在由串、并联组成的混联电路中,任一电阻阻值的变大（或变小）都将引起总电阻的变大（或变小）。这个结论对电路分析是很有用的。

例1 如图8.48（a）所示,定值电阻0R,1R与滑动变阻器2R组成串联电路,电源电压不变。当变阻器滑片P向右移动时,试分析以下问题：

（1）电压表1V,2V,V以及电流表A的示数1U,2U,U和I将如何变化？

（2）比较电压表1V,2V,V示数变化量绝对值的大小关系：1U________2U,U_________2U。

（3）确定下列物理量的比值：1UI_________,2UI________,UI________；1UI________,2UI________,UI_________。

2 （4）若滑片P从最左端缓慢滑到最右端,在图8.48（b）中画出1U,2U,U随电流I的图像,并标清楚关键点的坐标。设电源电压为U总。

分析与解 （1）滑片P向右滑动时,变阻器电阻连人电路部分的阻值变大,则整个电路的总电阻变大,因此电路中的电流I减小,定值电阻0R,1R两端的电压分别为00UIR,11UIR,则0U,1U减小；而2R阻值变大,I减小,由22UIR无法判断出2U的变化情况。可这样考虑：0U,1U与2U之和等于电源电压U总,则201UUUU总,可见2U增大。又0UUU总,所以U增大。