电路故障的分析判断方法

吴海文

电路故障的分析判断方法，是电学基础知识的综合应用，又是电学知识学习中要解决的问题，这类问题历来是考试的重点.教学过程中怎样让学生掌握电学的学习方法，培养学生分析判断电路故障的能力，是我们广大教育工作者在教学中要解决的重要问题.以下谈谈笔者在教学中的一些做法.

一、设置障碍，提出问题

为了设置障碍，笔者在学生了解普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-1，第二章第3节的“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的基础上，对分压电路中（如图1）的元件进行人为的设置:第一组把开关的底线断接；第二组用导线把小灯泡的灯座短路；第三组把滑动变阻器的接线松脱.利用第二课堂的时间，把参加活动的多名学生分成三个小组，重做课本中的实验，很快学生按实验电路图，根据了解的知识接好电路，闭合开关，三个小组都发现小灯泡不亮，都齐动手找原因.每个小组的学生七手八脚找了一段时间后，发现小灯泡还是不亮.笔者问学生在排除故障中有什么发现，第一组的学生回答:电路中没有电压，又没有电流；第二组的学生回答:没有电压，但有电流；第三组学生回答:有电压，但没有电流.笔者指出三个小组出现的情况不同，但灯泡不亮，说明电路出现故障，但电路中的故障在哪里？怎样判断电路的故障？

二、猜想假设，激发兴趣

电路中的故障在哪里？怎样判断电路的故障？学生七嘴八舌地议论开了.第一组的学生认为故障出现是因为电池没电，却遭到第二、三组的学生反驳，理由是电池更换后故障仍未得以排除.第二组的学生认为故障可能是小灯泡坏了，这一回答引起第一、三组学生的反对，理由是更换好的灯泡故障仍然没有排除.第三组的学生怀疑故障有可能是在电路的某处或某几处，但怎样找出电路的故障，有什么方法？

三、方法展示，实践应用

要想找出电路的故障,必须了解电路出现故障的原因、故障的特点及具备正确判断故障的方法.

1．电路故障的原因

①短路；②断路.

2．故障的特点

①短路的特点：有电流通过电路而电压为零.

②断路的特点：电源电压不为零而电流为零；若外电路中任意两点之间的电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点.

3．故障的分析方法

①仪器检测法

a.短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联；若电压表示数为零时，该电路被短路，若电压表示数不为零，则该电路不被短路或不完全被短路.

b.断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点.

【例1】 某学生做研究串联电路电压特点的实验时，接成如图2所示的电路，接通S后，他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，故障的原因可能是（）.

A．AB段断路

B．BC段断路

C．AB段短路

D．无法判断

应用故障的特点分析：由题意可得U_AB=U_AC=U，说明由A、B分别至电源的线路均已接通，若BC段完好，则AB段断路；若BC段短路，则AB段可能断路，也可能完好.又由题意得U_BC=0，因而可能AB段断路或BC段短路，也有可能出现两者同时发生的情况.

答案：A

【例2】 在如图3所示的电路中，当闭合开关S后，发现两个小灯泡（均标有“3V，1W”）均不亮，用电压表测得U_ac=U_bd=6V，如果电路中的各段导线及连接处均无问题，这说明（）.

A．灯泡L₁的灯丝断了

B．灯泡L₂的灯丝断了

C．滑动变阻器R的接线断了

D．开关S未接通好

答案：B

应用故障的特点分析：两灯泡均不亮，说明电路中有断路，U_ac=U_bd=6V，说明：ac、bd之外无断路，断路就在ac、bd公共部分，即灯L₂出现断路.

答案：B

②假设法

已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电流规律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路，若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出可能发生的全部故障为止.

【例3】 如图4所示的电路中，电源电动势为6V，当开关S接通后，灯泡L₁和L₂都不亮，用电压表测得各部分电压是U_ab=6V，U_ad=0，U_cd=6V，由此可断定（）.

A．L₁和L₂的灯丝都烧断了

B．L₁的灯丝烧断了

C．L₂的灯丝烧断了

D．变阻器R断路

解析：由题给条件知，电路中有的地方有电压，可知[JP1]电源是有电压的.由U璦d=0，可知a、b之间没有断点；由U_ab=6V和U_cd=6V， 可知外电路中的a、 b之间有断点和外电路中的c、d之间有断点；取其公共部分，可知灯L₂断路.由电灯L₂两端电压不为零，可知灯L₁与变阻器R是导通的.本题应选C.

答案：C

分析电路故障还常用排除法，即在明确电路结构的基础上，从分析比较故障前后中电流、电压的变化入手，确立故障原因并对电路中元件逐一分析，排除不可能情况，寻找故障所在.

四、梳理反思，形成规律

梳理反思，就是通过对电路故障判断、实例分析、举例说明，让学生对电学中判断分析电路故障的一些方法进行归纳总结.在进行梳理的基础上要学生进行自我思考，通过第二课堂的学习学到了什么，学会了什么，有什么收获，有什么新的发现，还有什么疑惑？学生通过反思以及对知识的梳理，加深了对电学知识的理解，从而总结出判断分析电路故障的一些规律或方法.而在这样的学习活动中，不仅训练学生的动手操作能力，而且培养学生独立思考能力，培养发现问题、分析问题和解决问题的能力.

［责任编辑：黄春香］