“伏安法测小灯泡电动率”实验中常见电路故障分析与排查

摘 要： 本文对“伏安法测小灯泡电功率”实验中常见的电路故障进行了归纳分析，并对故障的排查方法进行了探讨和小结。

关键词： “伏安法测小灯泡电动率”实验 常见电路故障 分析 排查

“伏安法测小灯泡电动率”实验（电路图如下图所示）是初中电学实验中使用器材最多、难度最大、综合性最强、操作能力要求最高的实验，也是历年中考中考点最多的实验。该实验中如何判断电路中出现的故障又是学生感到最棘手的问题，也是确保实验顺利进行的前提，还是学生必备的一项实验技能。现将该实验中常见电路故障归纳分析如下：

故障一：闭合开关后，灯泡不亮，电流表、电压表示数均为零。

分析：因为电流表的示数为零，所以故障可能是电路中有断路。

又因为电压表的示数为零，所以故障可能是电压表的测量范围以外有断路。

排查方法：（1）检查滑动变阻器是否断路；（2）检查电流表是否断路；（3）检查开关接线是否松动或虚接。

故障二：闭合开关后，灯泡不亮，电流表有读数，电压表无读数。

分析：闭合开关后，灯泡不亮的原因有两种：一是灯泡短路；二是电路中有断路。因为电流表有读数，所以，我们可以排除电路中有断路，则电路故障应为灯泡短路。因为电压表测量灯泡两端的电压，当灯泡短路时，灯泡两端的电压为零，所以电压表的示数为零。

排查方法：检查灯泡两端的接线是否直接相连造成灯泡短路。

故障三：闭合开关后，灯泡不亮，电流表无读数，电压表有读数。

分析：如前所述，闭合开关后，灯泡不亮的原因有二：一是灯泡短路；二是电路中有断路。因为电流表无读数，所以，电路故障可能为断路。又因为电压表有读数，所以，电压表测量范围以外为通路。只能是电压表测量范围以内断路，即灯泡断路。

排查方法：（1）检查灯泡与底座接触是否良好；（2）检查灯座接线是否松动或虚接；（3）检查灯丝是否完好。

故障四：闭合开关后，电表（电流表或电压表）的指针向无刻度方向（或负方向）偏转。

分析：电流表和电压表的接线有严格要求，必须满足电流由“+”接线柱流进，“-”接线柱流出。若“+”“-”接线柱接反了，则电表（电流表或电压表）的指针会向无刻度方向（或负方向）偏转。

排查方法：调换电表（电流表或电压表）的接线，使电表（电流表或电压表）的“+”接线柱与电源正极那端相接，负接线柱与电源负极那端相接。

故障五：闭合开关后，电表（电流表或电压表）的指针摆过了最大刻度线。

分析：电流表和电压表的使用规则之一就是所测电流和电压不能超过它们的最大测量值。学生电流表有两个量程：0～0.6A和0～3A；学生电压表有两个量程：0～3V和0～15V。实验电表前应先估测，若不能估测，则先用大量程试触，若没有估测或估测不准，也没有试触，所测电流或电压超过了最大测量值，则闭合开关后电表指针会摆过最大刻度线。

排查方法：改用大量程。

故障六：闭合开关后，电流表和电压表指针摆动幅度大，灯泡发光强烈，移动滑片，电压表和电流表的示数及灯泡亮度随之改变。

分析：该实验中，为了保护电路元件和调节小灯泡两端的电压，电路中串联了一个滑动变阻器，而为了使滑动变阻器分担较大的电压，起到保护电路的作用，在开关闭合前，滑片要移到最大阻值处，即远离连入电路的下接线柱端。若开关闭合前，滑片没有移到最大阻值处，则闭合开关后，因为电路中电阻较小，电流较大，同时，灯泡两端电压较高，所以，电流表和电压表的指针摆动幅度较大，灯泡发光强烈，甚至会烧坏。移动滑片时，滑动变阻器连入电路的电阻改变，电路中的电流、灯泡两端的电压、灯泡的亮度都随之改变。所以，该故障为闭合开关前滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处。

排查方法：检查滑动变阻器接入电路的是哪两个接线柱（滑动变阻器的正确接线方法是一“上”一“下”），将滑片移到远离连入电路的“下”接线柱的一端。

故障七：闭合开关后，电流表和电压表的指针摆动幅度较大，灯泡发光强烈，无论怎样移动滑片，电流表和电压表的示数及灯泡亮度都不变。

分析：灯泡发光强烈，电流表的示数较大，说明电路中的电阻太小，即滑动变阻器连入的阻值太小，电压表的示数较大，说明灯泡分担电压较大，滑动变阻器分担电压较小或没有分担电压。因为无论怎样移动滑片，电流表和电压表的示数及灯泡亮度都不变，所以滑动变阻器不起变阻作用。由此可判断电路故障为：滑动变阻器接线有误——将滑动变阻器的两上接线柱接入了电路。此时，滑动变阻器只连入了阻值几乎为零的金属棒，电阻线未连入电路，不起变阻作用。

排查方法：将滑动变阻器的接线改为一“上”一“下”，同时，将滑动变阻器的滑片移到远离连入电路的“下”接线柱端。

故障八：闭合开关后，灯泡不亮，电流表、电压表均有读数，但无论怎样移动滑片，灯泡不亮，两表的示数均不变。

分析：电流表有读数，则说明电路没有断路，电压表有读数，则说明小灯泡也没有短路；而灯泡不亮，就说明通过灯泡的电流太小。根据欧姆定律可知，电路中电阻太大，即滑动变阻器连入电路的阻值太大。又根据无论怎样移动滑片，两表的示数均不变，可知滑动变阻器不起变阻作用。因此，可以判定该电路的故障为滑动变阻器的接线有误——将两个“下”线柱接入了电路，此时，相当于在电路中接入了一个定值电阻，并不能起到变阻作用。

排除方法：将滑动变阻器的接线改为一“上”一“下”，并将滑片移到远离下接线柱端。

以上为“伏安法测小灯泡电功率”实验中常见的八种电路故障，只有熟悉对故障的分析和排查，才能保证该实验顺利进行，节省实验时间，提高实验效率，培养学生的实验技能和实验能力。