电路故障的识别与判断

杨继梅

[摘   要]初中物理电路故障主要包括断路和短路两种情况。根据电路中出现的现象准确识别电路故障，并判断电路中哪部分出现故障，是深刻理解电路规律的重要途径，也是培养学生分析与解决问题能力的有效方法。文章以串联电路、并联电路中出现的断路与短路故障为例，谈谈电路故障的识别与判断。

[关键词]电路故障;断路;短路

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）02-0057-02

电路故障题是电学学习中的一种重要题型，主要包括断路和短路两种情况。怎样根据电路中出现的现象准确识别电路故障，并判断出电路中哪部分出现故障是有效解答相关问题的前提。下面通过电路中用电器断路和短路两种情况进行简单分析。

一、电路故障的分类

1.断路现象

断路，也称之为开路，电路中出现断路，主要表现在电路中没有电流流过，用电器不工作，断路具体表现在电路中某点出现断开、导线松开等，如小灯泡的灯丝烧断、连接小灯泡等用电器的导线松开、导线断开以及电流表、电压表等仪表内部导线松动等，这样的电路会导致电路中无电流，用电器不能工作，此时电流表示数可能为零，电压表可能有示数，也可能没有示数。

2.短路现象

短路分为电源短路与用电器短路。电源短路，是指电流不经过用电器而直接流回电源，导致电路中电流过大的现象。短路具体表现在电源或用电器等被电阻极小的导体，如导线、电流表等，因并联而产生的电路故障，短路是极其不希望出现的故障之一。如果电源短路的话，所有用电器不工作，电源会被烧坏;如果是用电器短路的话，被短路的用电器不工作[1]，除被短路的用电器以外的用电器、电表是工作的，电源也是完好的。

二、电路故障的识别

这里以串联电路和并联电路为例，如表1所示是串联电路和并联电路出现断路故障与短路故障时的现象，这里着重根据串并联电路特点分析电路中出现的故障。

断路故障表现：当电路中出现断路时，用电器无电流通过，用电器不能工作，具体表现在以下几个方面：（1）灯泡不亮;（2）电流表无示数;（3）电压表示数为零（电压表测量用电器之外断路或为电压表所测部分短路）;（4）电压表有示数（或电压表示数接近电源电压）（表现为电压表所测部分两端点之间断路，或电压表与其他的用电器串联在电路中）。

短路故障表现：当电路中出现短路时，电流很大，具体表现有以下两种情况，一是电源短路，表现为用电器不工作，电压表、电流表都无示数，电源有可能被烧坏：二是部分短路（也叫局部短路），表现为（1）灯泡仍可能亮（没有被短路）;（2）灯泡可能不亮（说明灯泡短路）;（3）电流表有示数;（4）电压表可能有示数（与电压表并联部分无短路）;（5）电压表示数可能为零（与电压表并联部分短路）。

三、电路故障的判断

1.利用导线（或电流表）与故障部分并联

利用导线（或电流表）与故障部分并联判断法，此方法是将导线与电路中出现故障的部分并联，如果原来故障部分重新工作，说明被导线并联的部分出现断路。由于导线与故障部分并联，所以这种判断故障的方法不适用于并联电路，否则电路会出现短路现象。

2.利用电压表与故障部分并联

利用电压表与故障部分并联，相当于测量故障部分电压，如果出现电压表有示数（或接近电源电压），则说明与电压表并联的故障部分出现断路;相反，如果电压表没有示数[2]，则说明被电压表并联的故障部分出现短路，或电压表并联电路以外的部分电路出现断路。

3.利用小灯泡与故障部分并联

利用小灯泡与故障部分并联，如果小灯泡工作，说明与小灯泡并联部分的故障是断路;相反，如果小灯泡不工作，则说明与小灯泡并联部分的故障电路是短路，或与小灯泡并联部分以外的部分电路是断路。

4.试电笔判断故障

试电笔判断故障一般适用于家庭电路，试电笔中氖管不发光，说明试电笔笔尖接触的是零线，或接触导线部分与火线断开;相反，如果氖管发光，说明试电笔笔尖接触的是火线。

四、电路故障的案例分析

1.断路故障实例

[例1]如图1所示，小灯泡L1、L2是完全相同的，开关S闭合后，只发现一个小灯泡发光，并且也只有一个电表有示数，由此可以判断出 （）。

A. L1断路B. L2断路

C. L1短路D. L2短路

解析：分析电路图可知，灯泡L1、L2并联，电流表A测量L2的电流，电压表V测量L2（或L1）两端电压（即电源电压）。

并联电路中，若L1短路，则L2也同时被短路，两灯都不发光，本题中有一个小灯泡发光，因此，电路中不可能出现短路现象，即选项C、D错误;由于并联电路互不影响，当灯L1断路时，对灯L2支路没有任何影响，即电流表A和电压表V的示数没有影响，选项A错误;当灯L2断路时，电流表A示数为零，电压表V示数不变，灯L1依然发光，即选项B正确。

拓展：本题中如果连接好电路，闭合开关S后，出现一個小灯泡发光，电流表与电压表都有示数，电路故障可能是_________。

在本电路中，闭合开关S后，出现一个小灯泡发光，电流表有示数，说明电流表测量的小灯泡L2所在支路完好，电压表测量电源电压，有示数，说明电路中干路是完好的，由此可以推出，小灯泡L1断路。

2. 短路故障实例

[例2]如图2所示，开关S闭合，甲、乙两个小灯泡均发光，电流表与电压表也均有示数，只是过了一会儿，其中一个小灯泡突然熄灭，另一个小灯泡依然发光，有一个电表示数增大，另一个电表示数几乎减小到零，由此分析本电路的故障可能是（）。

A.甲灯断路B.乙灯断路

C.甲灯短路D.乙灯短路

解析：分析电路图可知，甲、乙两灯串联，电流表测量电路中电流，电压表测量乙灯两端电压。

根据题意，闭合开关，甲、乙两灯均发光，两电表均有示数，过一会儿，其中一个灯泡突然熄灭，此时电路不可能出现断路故障，否则两个灯泡会全部熄灭，故A、B错误;电路只可能出现某个灯泡短路故障，如果甲灯短路的话，乙灯发光，电路中有电流，电流表有示数，电压表测电源两端电压，电压表有示数，即选项C错误;如果乙灯短路的话，电压表也同时被短路，电压表示数为零，甲灯发光，电路中有电流，电流表有示数，即选项D正确。

拓展：本题中如果连接好电路，闭合开关S后，出现以下现象，请判断电路中的故障原因：

（1）电流表、电压表示数都为零。

在串联电路中，电流表示数为零，说明电路中出现断路，电压表示数为零，说明电压表测量的小灯泡乙短路，或者电压表测量部分以外的小灯泡甲断路，为此，综合判断可知：小灯泡甲出现断路。

（2）电流表无示数、电压表示数接近电源电压。

在串联电路中，电流表无示数，说明电路中出现断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表测量部分断路，即小灯泡乙断路[3]，为此，综合判断可知：小灯泡乙出现断路。

电路故障的识别与判断的关键是理解串并联电路特点，根据用电器工作情况、电表示数变化等因素对电路故障进行判断，进而深化对电路规律的理解。

[参考文献]

[1]  鲁斌.恒定电路中电压变化量与电流变化量之比问题的一般解法[J].物理通报，2016（S1）：108-109.

[2]  侯中柱.对“想当然”命题的几点实践性思考[J].物理教师，2016（6）：36-39.

[3]  赵彦宏.动态电路中滑动变阻器功率變化的讨论 [J].中学物理教学参考，2016（16）：65.

（责任编辑 易志毅）