电阻电路中的故障分析方法

2018-05-03王子涵

电子制作 2018年7期

关键词：参考点支路电压表

王子涵

（河北省石家庄市第一中学，河北石家庄，050000）

电阻电路是中学物理中最为常见的电路。电路的故障分析是电学实验中需要掌握的一个重要知识点。下面我们介绍电阻电路中一般故障的分析和检查方法。

1 实验原理

在电阻电路中，常根据电路连接的特点和电位、电压及参考点之间的关系进行故障分析和检查，以确定故障的位置和性质。

■1.1 电阻的串联、并联及混联电路的特点

在电阻串联电路中，流经各串联电阻的电流相同，电路中总电压等于各串联电阻电压之代数和，总电阻等于各串联电阻之和。在电阻并联电路中，各并联支路的两端电压相同，总电流等于各并联支路电流之代数和，总电阻的倒数等于各并联支路电阻的倒数之和。混联电路中，串联部分具有串联电路的特点，并联部分具有并联电路的特点。

■1.2 电位、电压及参考点之间的关系

在电路的故障分析中，经常用到电位、电压这两个物理量。电路中某点的电位是该点到参考点的电压值，参考点在电路中可任意选定，一般规定参考点的电位为0V。由此可知，参考点一旦选定，电路中各点的电位就是确定值，参考点改变，电路中各点的电位将随之改变。因此电位是个相对量，与参考点的选择有关。电路中两点间的电压等于这两点间的电位差，与参考点的选择无关，因此电压是个绝对量。

2 电阻电路故障的检查方法

在电阻电路中，电路故障的一般情况有元器件的短路或开路、支路的短路或开路和电源无输出等。这都会引起电路中电压、电流的变化，影响电路的正常工作。一般检查故障的方法有三种：

（1）电压表法这种情况需通电检查，适用于串联电路。可用电压表测量电路中各元件的端电压，判断各电压值与预计值是否相近，从而判断出电路故障；也可用测量电位的方法，将电压表的一端（如黑表笔）与电源一端（如负极）相接，用电压表的另一端（红表笔）分别测量各点的电位，计算各元件两端的电压，判断各电压值与预计值是否相近，从而判断出电路故障。例如：测量电路中某段上各点电位均为零值，但当顺序测到某一点时，该点的电位与电源的电压值相等，则说明该处发生了断路。这种方法的特点是不需断开电源，比较方便。

（2）电流表法这种方法也需通电检查，适用于并联电路。将电流表分别串入电路的各支路中，测量各电流值，判断各电流值与预计值是否相近，若有明显差别，电路必有故障。比如：总电流比预计值小，说明并联支路有断开的现象；若总电流比预计值大，说明支路发生了短路或部分短路。无论是何种异常，通过分析各支路电流值的大小及有无，可找到并确定故障的原因，然后加以排除。这种方法在每次串入电流表之前都需断开电源，因此有不便之处。

（3）欧姆表法这种方法需断电检查，适用于各种连接方式的电路。无论电路出现何种异常，在检查前应先断开电源，再断开各并联支路，然后用欧姆表逐个检查测量各元器件的电阻值及连接导线的通断，从而找出故障。用这种方法检查电路时必须先断开电源，以免损坏仪表。这种方法是在断开电源后进行，故安全方便。

3 实例分析

对于一个线路的检查，我们可从最直观的现象来判断，一般线路出故障时，表现为无电流、无电压或电压、电流值不正常等。下面我们以图1为例说明上述三种分析电路故障的方法。

图1是由故障1、故障2和故障3三个按键构成三个不同的故障电路。按下三个按钮中的任何一个，电路都将出现电压、电流和电阻值不正常的现象，我们按照下述三种方法，找出故障部位和故障性质。

图1 电阻电路故障检查

■3.1 电压表法

按图1所示接线，接通电源，用直流电压表测量正常电路情况下，以A 点为参考点的各点电位和各支路电压，将测试数据记录在表1中。

表1 电压表法测量数据记录表

将图1中故障1、故障2和故障3三个按键分别按下，用直流电压表分别测量故障情况下，以A 点为参考点的各点电位和各支路电压，将数据记录在表1中，并与正常电路的测量值比较。

■3.2 电流表法

首先用电流表测量图1所示正常电路中的电流I1、I2和I3，记入表2中。然后设置故障，将图1中的故障1、故障2和故障3分别按下，用电流表测量故障电路的各支路电流I1、I2和I3，将数据记录在表2中，并与正常电路的测量值比较。

表2 电流表法测量数据记录表

■3.3 欧姆表法

检查前，首先断开电源，拆掉电路与稳压电源之间的所有连线，开关S1、S2同时指向US1、US2电源侧，先用万用表的欧姆档测量正常电路元件的电阻值，将数据记录在表中。然后设置故障，将图1中故障1、故障2和故障3分别按下，用欧姆表测量故障电路的各段支路的电阻值，将数据记录在表3中，并与正常电路的测量值比较。