初中物理电路故障分析

物理电路故障

识别电路的常用方法有电流流向法（电流跟踪法）、摘表法（去表法）、直线法和节点法。在识别电路的过程中，往往是几种方法并用。

１．电流流向法

电流流向法是指用描绘电流流向的方法来分析电阻连接方式的方法。这是一种识别电路最直观的方法，也是连接实物电路时必须遵循的基本思路。具体步骤是：从电源正极出发，沿着电流的方向描绘出电流通过电阻的各条路经，一直达到电源的负极。

例１：在图２（甲）所示电路中，三盏灯是如何连接的，开关闭合后，电流表测量的是哪部分的电流？

做法：先标出电源的正负极，再沿着从正极到负

极的方向，用自己习惯的方法（箭头、粗细线、彩线），

描绘各处的电流走向，标在电路图上，如图２（乙）。

分析：从图２（乙）中可以看出，点ａ是最初的

电流分支点，点ｂ是最后的电流会合点。电流共有三

条路径，分别通过三盏灯，所以三盏灯是并联的。通

过电流表的电流只通过灯Ｌ1，所以电流表测量的是通过灯Ｌ1的电流。

２．摘表法

摘表法的基本思路和步骤：从电路中摘去电压表和电流表后，电压表所在支路用断路替代，电流表所在位置用导线替代。如果需要进一步对电路进行分析讨论，原电压表、电流表所测量的电压和电流则应在简化后的电路上标出。

例２：如图３（甲）所示电路中，三个电阻是＿＿联的。电压表Ｖ１的示数为３Ｖ，Ｖ的示数为５Ｖ，电源电压＿＿８Ｖ（填“大于”、“小于”或“等于”）。

２

分析：两个电压表使电路看起来比较复杂，摘掉两

个电压表后，把电压表所在支路擦除，电阻的串联方式

如图３（乙）所示。两图比较可知，电压表Ｖ１测量的

是Ｒ１和Ｒ３两端的电压Ｕ１＋Ｕ３，电压表Ｖ２测量的是

Ｒ１和Ｒ２两端的电压Ｕ１＋Ｕ２，两个电压表的示数之

和大于电源电压。

３．直线法

直线法是一种普遍适用的简化电路的方法，是在上述两种方法的基础上，把不规范电路简化成规范电路的方法。在识别电路、分析电路变化等方面有不可替代的的作用。具体方法

步骤是：将电路从电源正负极处

．．．．断开，结合电流流向法，拉长和缩短某一段导线，使各组元器件都在一条直线上，一次不成，可逐次分步完成。

例３：图４（甲）所示电路中，电源电压是６Ｖ，开关闭合后电压表的示数为４Ｖ，问：灯Ｌ１、Ｌ２两端电压各为多少？

分析：利用摘表法，可以确定这

是两个灯泡的串联电路。问题是电

压表测量的电压是哪个灯两端的电压。将电路拉成直线，图４（乙）所示，这个问题就迎刃而解了。

４．节点法

节点法是一种将不规范电路快速简化、改化为规范电路的方法。具体做法是：从电源正极开始，把电阻之间的连接导线缩减成点，相同的点用同一个字母表示。如果一个电路中的点多于两个，可以将这些点排在一条直线上，再把相应的电阻补充到这些点之间，节点法和直线法有着相辅相成的关系。大多数时间比直线法来得更直接、更简洁。

例４：图５（甲）所示电路中，三个电阻是＿＿联的；电流表Ａ１测量的是通过电阻＿＿＿的电流。电流表Ａ２测量的是＿＿＿的电流。

分析：将图５（甲）

中的电流表摘掉后，电路

中三个电阻的连接方式仍

然不明显。从电源正极开

始，可以标出三个位置都

是ａ点（电源正极），另外

两个位置都是ｂ点（电源负极）。如图５（乙）所示。三个电阻都连接在ａｂ两点之间，通过三个电阻的电流方向都是从ａ到ｂ，所以这是一个并联电路。再利用电流法，描绘电流走向如图５（丙）所示。可以知道原电流表Ａ１的位置通过的是Ｒ２和Ｒ３的电流Ｉ２＋Ｉ３；原电流表Ａ２的位置通过的是Ｒ１和Ｒ２的电流Ｉ１＋Ｉ２。本题中两个电流表的位置跟例２（图３甲）中两个电压表的位置相同，因为用电流表替代了电压表，三个电阻的连接方式也随之发生了变化。

二、动态电路分析与判断

动态电路分析题和电路故障分析题对学生有较高的能力要求，是初中学生物理学习过程中的难点。进行电路故障分析，要以电路动态分析能力作为基础，而电路故障分析又是电路动态分析的载体。

分析动态电路的一般思路是：根据引起电路变化的原因（开关通断、变阻器滑片移动、电路故障），分析判断电路中电阻的变化，根据欧姆定律分析电路中电流的变化（电流表示数变化），再根据欧姆定律变形式U=IR（或串并联电路电压特点）进一步判断电路中部分电路中电压的变化（电压表示数变化）或其它物理量的变化。

1、滑动变阻器滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化

（1）．串联电路中滑动变阻器滑片P的位置的变化引起的变化

[例1]如图1，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向左移动时，请你判断电流表和电压表示数的变化。

分析：P左移→R2减小→R总减小→I增大→○A表变大。

R1不变→IR1增大→U1增大→○V表变大。

判断○V表的变化还可以根据串联电路的电压特点来分析：

R2减小→U2减小→U1增大→○V表变大。

[例2]如图2，当滑片P向左移动时，○A表和○V表将如何变化。

分析：首先要确定电路的类型，此电路属于串联电路呢

还是并联电路。我们可以将电流表简化成导线，将电压表简

化成断开的开关或干脆拿掉。此时可以容易地看出，这是一

个串联电路。而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空，滑动变

阻器变成了定值电阻，电流表测串联电路的电流，所以○A表

示数不变。即：P左移→R1+R2不变→○A不变

在本电路中，电压表是测量R1和R2部分电阻之和的总电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据串联电路电压特点：○V表示数减小。

[例3]在如图3所示电路中，当闭合开关后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时

(A)电流表示数变大，灯变暗。(B)电流表示数变小，灯变亮。

(C)电压表示数不变，灯变亮。(D)电压表示数不变，灯变暗。

分析：将电流表等效为一根导线，可以看到电压表直接测量电源

电压，因此当滑动变阻器的滑动片P向右移动时，电压表的示数将不

会变化；而电阻R的阻值变大，小灯的电阻R L大小不变（注意：在初中阶段，小灯泡的电阻由于温度的影响引起的变化往往忽略不计），因此总电阻变大，电流变小，所以电流表示数变小。根据串联电路的电压特点分析，小灯两端的电压也将变小，小灯的功率P=U L I也将变小，所以小灯的发光将变暗。本题正确答案为D。

（2）．并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化

[例4]如图4，当滑片P向右移动时，○A1表、○A2表和○V表将如何变化？

分析：○V测电源两端电压，○A1测R1支路电流，○A2测干路电流。

并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压，故电压表V示数

不变。由于并联电路各支路独立工作，互不干扰，滑动变阻器滑

片P向右移动时，对R1这条支路没有影响，所以电流表○A1示数不

变。滑片P右移，R2变大，两端电压不变，故电流变小，干路中

电流也随之变小，所以○A2示数也会变小。

2、开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化

（1）．串联电路中开关的断开或闭合引起的变化

[例5]在如图5所示的电路中，将开关S闭合，则电流表的示数将______，电压表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。

分析：在开关尚未闭合前，电流表测量的是串联电路的电流值，

由于此时电阻较大，故电流较小；开关S闭合后，电阻R2被局部短

路，电路中的电阻只有R1了，因此电流表的示数将变大。

在开关尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。电压表测量R1两

端的电压，开关S闭合后，电阻R2被局部短路，只有R1接入电路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表的示数将变大。

还可以根据U=IR来分析开关闭合后电压表的示数变化。

（2）并联电路中开关的断开或闭合引起的变化