人教版物理电路故障类型和原因分析(含答案)

电路故障类型及原因分析
一、短路与断路现象分析
电路故障类型，主要有两种，短路和断路。

短路，又分为电源短路和用电器短路两种。

1、电源短路，指导线不经过用电器而直接接到了电源的两极上。

导致电路中电流过大，从而烧坏电源。

这种情况是绝对不允许的。

电源短路，如图两种情况，一种是开关闭合，导线直接接到电源两极上；另一种是开关闭合，电流表直接接到了电源两极上。

2、用电器短路，指的是串联的多个用电器中的一个或多个（当然不是全部）在电路中不起作用，这种情况是由于接线的原因或者电路发生故障引起的。

这种情况一般不会造成较大的破坏。

用电器短路，从实验的角度给学生做如图所示的实验，
学生观察到：闭合开关，灯泡L
1、L
2
发光，当用一根导
线并接到A、B两点之间，灯泡L
2熄灭，灯泡L
1
变亮。

事实告诉同学们，此时灯泡L
2
中没有电流流过，电流从
电源正极流到A点后，只经过导线流到B点，再流过L
1
，回到电源负极。

将这一现象上升到理论就是：从同一起点A到同一终点B，如果存在多条可能的通路，但其中有一条是导线，则电流只流经导线，不通过其他任一通路。

这种现象表现出了自然界“最经济的原理”。

断路，指电路断开的情况，可能是由于接触问题或者电流过大把用电器烧毁引起的。

二、电路故障模拟实验
如图所示，灯泡L
1和灯泡L
2
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：
实验一：模拟灯L
1短路的情形，取一根导线并接到L
1
的两端，
闭合开关，观察到灯L
2
发光，且亮度变亮，电流表示数变大，电压表无示数（被短路）；
实验二：模拟灯L
1断路的情形，将灯L
1
从灯座上取下来，闭合开关，观察到
灯L
2
熄灭，电流表无示数，电压表示数变大，为电源电压；
实验三：模拟灯L
2短路的情形，取一根导线并接到L
2
的两端，闭合开关，观
察到灯L
1
亮度变亮，电流表示数变大，电压表示数变大；
实验四：模拟灯L
2断路的情形，将灯L
2
从灯座上取下来，闭合开关，观察到
灯L
1
熄灭，电流表无示数，电压表也无示数。

三、判断故障的方法
使用电压表、电流表、小灯泡、导线等都可以判断故障所在，以下举例说明。

方法一、电压表检测法
例1在电学实验中，遇到断路时，常用电压表来检测。

某同学连接了如图1所示的电路，闭合开关S后，发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是，则此电路的故障可能是（）
A．开关S接触不良
B．小灯泡灯丝断了
C．d、e间出现断路
D．e、f间出现断路
分析：观察电路，灯泡和定值电阻串联，闭合开关S后，发现灯不亮，说明发生断路故障。

用电压表测量时，表与被测元件并联，相当于在被测元件旁又使电流有了一条路径。

若被测元件通路，由于电压表电阻很大，等效于开路，对电路无影响，其示数为零；若被测元件断路，电流不能从元件通过，只能从电压表通过，因电压表的电阻很大，这个电流很小，灯泡不亮，但电压表有示数，且近似等于电源电压。

本题中电压表测得，说明电源可提供3V电压；
，说明a、d两点与电源两极相连的电路某处断开，，说明故障在d、e两点之间且为断路。

选择C。

方法二、导线检测法
例2（06大连）如图所示，闭合开关S时，灯泡L
1、L
2
都不亮，用一根导
线的两端接触a、b两点时两灯都不亮；接触b、c两点时，两灯都不亮；接触c、d两点时，两灯都亮。

则（）
A．灯断路 B．灯断路 C．灯短路 D．开关S断路
分析：闭合开关S时，灯泡L
1、L
2
都不亮，说明电路发生断路故障。

用一根导线
的两端接触a、b两点时两灯都不亮，说明断路故障发生在灯L
2
和开关上；接触
b、c两点时，两灯都不亮；说明断路故障发生在灯L
1
和开关上；接触c、d两点时，两灯都亮，排除灯泡故障，说明开关S断路，故选D。

电流表、小灯泡的检测法与导线相似，电流表检测时要防止造成电源短路。

四、典型练习题
1．如图2所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合后，只有一只灯泡发光，且电压表V的示数为6V，产生这一现象的原因可能是（）
A．灯处短路B．灯处短路 C．灯处断路 D．灯处断路
2．如图3所示，当开关S闭合时，发现电流表指针偏转，电压表指针不动。

该电路的故障可能是（）
A．灯的接线短路
B．灯的接线短路
C．灯的灯丝断了
D．灯的灯丝断了
3．在图4所示的电路中，电源电压不变，闭合开关S后，灯、都发光。

一段时间后，其中一盏灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数不变，产生这一现象的原因可能是（）
A．灯短路B．灯短路C．灯断路D．灯断路
（以上3道练习题的答案分别是：B、A、D）
多法判断电路故障
纵观近几年全国各地的中考试卷，会发现电路故障类的考题始终会占有一席之地，题型主要集中在选择、实验题上。

为了让同学们能从容应对这类考题，下面我们对其分类加以说明。

一、由基本用电器组成的电路
例1．如图所示，闭合开关S时，灯泡L1、L2都不亮；用一根导线的两端接触a、b两点时两灯都不亮；接触b、c两点时，两灯不亮；接触c、d两点时，两灯都亮了。

由此可以判断（）
A．开关S断路 B．灯L2断路 C．灯L2短路D．灯L1断路
解析：从图中知道，L1、L2组成了串联电路，由于串联电路中只有一条电路路径，所以当两灯都不亮时，说明电路中出现了断路现象；用导线接触a、b和b、c两处时两灯仍不亮，说明从电源负极→L1→L2没有断路；而接触c、d位置时两灯能发光，则可确定此时已经构成了通路，说明开关S处出现了断路。

答案：A
方法点拨：对于基本电路的故障分析，要学会运用不同电路的特点（即串联电路中一处断路整个断路，并联电路中一处短路整个短路）首先确定出电路故障类型，然后采取各种手段确定出故障的位置。

二、含有电表的电路
例2．如图是小文同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图，当开关闭合时，灯L1亮，灯L2不亮，这时电流表和电压表均有读数。

则故障原因可能是（）
A．L1断路B．L1短路C．L2短路D．L2断路
解析：分析电路可知：L1、L2应该是并联，其中电流表测的是L1中的电流，电压表是测的是L2两端电压，L1能发光说明该支路中没有故障，灯L2不亮且电压表有示数说明L2不可能出现短路，只能是断路，因为并联电路中只要有一处短路整个电路就会短路，并且断路两端是存在电压的
答案：D
方法点拨：在有电表的电路中要明确两点：⑴电流表在电路中仅相当于导线使用，电压表在电路中相当于断开的开关；⑵电流表无示数则表示与其串联的电路出现了断路，电压表有示数则表示与其并联的电路两端存在电压（断路处有电压，短路处无电压）。

三、含有滑动变阻器的电路
例3．在“测量小灯泡工作时的电阻”实验中，张亮和王华同学根据设计的电路图分别连接了实物。

⑴张亮在闭合开关后，发现灯泡发光较暗，而且无论怎样移动变阻器的滑片两表示数都不变，故障可能出现在，故障排除方法：；
⑵王华在闭合开关后，发现两表均没有示数，故障可能出现在，故障排除方法：；
解析：在伏安法测电阻的实验中，灯泡与滑动变阻器是串联的，电压表测量的是灯泡两端电压。

⑴闭合开关，移动滑片两表示数不变，则可知道该变阻器不能改变电路中的电阻，而此时灯泡又较暗，说明电路中的电阻中较大，那么可断定滑动变阻器同时接了瓷筒上两个接线柱了，成了定值电阻使用，解决的方法就是将变阻器上的接线柱“一上一下”接入电路即可；⑵闭合开关电流表无示数，根据上述方法可知电路中肯定出现了断路，而电压表也无示数，则可知道断路处不可能在灯泡处，那么断路处可能就在变阻器处，解决的方法就是将变阻器上的接线柱拧紧。

答案：同时将变阻器瓷筒上的两接线柱接入了电路将变阻器的接线柱“一上一下”接入电路变阻器处出现了断路将变阻器的接线柱拧紧
方法点拨：电路中滑动变阻器的故障不外乎两大方面，一是接线错误，二是接入电路时发生断路故障。

前者总体现象是移动滑片后，电路中的电表示数都不变，它分两种情形：同时接金属杆上两接线柱，此时电路中电流较大，同时接瓷筒上两接线柱，此时电路中电流较小；后者出现的现象是与变阻器串联的用电器不能工作，电流表无示数。