九年级物理:分析电路故障的方法

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来源:初中物理同步

【知识回顾】

分析电路故障需要具备以下基础知识,仔细阅读,梳理一下思路。

1.认识电路的四种状态

①通路

处处连通的电路叫做通路,通路就是通常所说的正常电路。

通路

②断路

被断开的电路叫做断路也叫做开路。

断路(开路)

③短路

不经过用电器,直接连接电源两级的电路叫做短路。任何情况下都不能短路。

短路

④短接(部分短路)

如果电路是被接通的,但用电器两端被导线直接连通的电路,这种情况叫做小灯泡被短接,习惯称为对灯泡L2短路。

短接(短接)

2.知道电流表跟被测用电器串联

电流表测电流

(1)电流表的表头内阻很小,可以忽略不计,分析电路时,可以把电流表看作“导线”。

(2)电流表跟那个用电器串联,测的就是那个用电器的电流。

3.会识别电压表跟被测用电器并联

电压表测电压

(1)电压表的表头内阻很大,通过的电流可以忽略不计,分析电路时,可以把电压表看作“断路”。

(2)电压表跟那个用电器并联,测的就是那个用电器的电压。

【举手提问】

1.什么叫电路故障?

2.电路常见故障有哪些?

3.如何分析电路故障?

【新课学习】

一、电路故障

在实验电路或生活常见电路中,因电路发生断路或短路,使用电器不能工作或不能正常工作的电路。

二、电路常见故障

1.断路(又称开路)

断路是因电路元件自身被断开或电路接触不良,使电流不能形成通路的电路。

例如:实验时灯泡灯丝烧断或灯座接触不良形成断路。

灯丝烧断           灯座接触不良

2.短路(短接)

短路是因用电器自身短接或导线不经过用电器直接形成的通路。

例如:实验时常见的灯座短路或导线连接短路。

灯座短路            导线短路

三、电路故障分析

(以两只灯泡串联为例)

断路故障分析

如下图两灯泡串联,闭合开关,两只小灯泡都不亮,分析电路故障。

故障分析:

由于串联电路只有一条路径,两个灯泡不亮说明电路发生了断路。

实物图              电路图

判断方法一:

用电压表判断电路故障

做法:

●将电压表接在电路某元件两端,若电压表示数很大或接近电源电压,说明该元件断路或接触不良。

故障原因分析:

以下图实验电路右端小灯泡为例

开关闭合,两灯泡都不亮,电压表示数较大或接近电源电压,说明电压表正、负接线柱两端电路都是通路。

如下图小灯泡L1和开关均为正常通路。

只有当灯泡L2发生断路时(如下图),电压表与小灯泡L1串联。

因为电压表的表头内阻很大,通过的电流很小,所以,不能使小灯泡L1发光。

又因为在串联电路中,用电器的电阻越大它两端的电压就越大。

电压表的内阻比小灯泡电阻大的多得多,所以电压表两端的电压就会比小灯泡的电压大的多得多,因此,电压表示数会较大或接近电源电压。

此类故障为小灯泡L2断路。

(电压表判断开关或小灯泡L1是否断路的分析方法跟L2相同)

●当把电压表接在L2两端时,若电压表示数为零,L1、L2都不亮,说明L1或开关断路或接触不良。(如下图电路)

判断方法二:

用导线判断电路故障

原题:

如下图两灯泡串联,闭合开关,两只小灯泡都不亮,分析电路故障。

实物图              电路图

故障分析:

由于串联电路电流只有一条路径,两个灯泡不亮说明电路发生了断路。

●把导线接在L2两端,若灯泡L1亮,说明L2断路。(如下图)

实验图          电路图

●把导线接在L2两端,若灯泡L1不亮,说明L1断路或L1、L2同时断路。(如下图)

实验图          电路图

路故障分析

如下图灯泡L1、L2串联,闭合开关,小灯泡L1亮,L2不亮,分析电路故障。

实验电路

故障分析:

由于串联电路电流只有一条路径,小灯泡L1亮说明电路为通路,L2不亮,是由于小灯泡L2被短路(或短接)。

(常见为灯座短路)如下图

判断方法:

用电压表判断故障电路

做法与现象:

●当把电压表接在小灯泡L2两端时,L1亮,电压表无示数。

故障分析:

(如下图)小灯泡L1、L2串联,L1亮,说明电路为通路,因为串联电路电流只有一条路径,小灯泡L2不会发生断路,只有当L2被短路时,L1才会亮, L2不亮。

当用电压表检查电路时,被短路的灯泡同时也对电压表短路(或短接),此时电压表无示数,灯泡L1亮。

●将电压表接在小灯泡L1两端,灯泡L1亮,L2不亮,电压表有示数(示数较大)(如下图)

实验电路

故障分析:

小灯泡L1、L2串联,L1亮,说明电路为通路,因为串联电路电流只有一条路径,小灯泡L2不会发生断路,只有当L2被短路时,L1才会亮, L2不亮。

当用电压表检查电路时,如下图所示,灯泡L2被短路,电路中只有小灯泡L1工作,电压表测灯泡L1 电压或电源电压,所以,电压表示数较大。

四、常见实验题电路故障

在电路五大常规实验即:“探究电流跟电压的关系”、“电流跟电阻的关系”、“伏安法测定值电阻”、“伏安法测小灯泡电阻”、“伏安法测小灯泡电功率”的实验中,经常遇到短路或断路问题,故障分析方法和思路跟前面例题分析方法相同,当电路中有电流表时,更容易判断故障电路是否断路或短路。

例如:在“测定值电阻”实验中,闭合开关,电压表示数较大或接近电源电压,电流表示数为0(如下实验电路),判断电路故障。

正常实验电路电流表、电压表均有示数。

当电路出现故障时,电流表、电压表示数见下图,电流表无示数,电压表示数较大。

故障分析:

因为未知电阻Rx跟滑动变阻器、电流表、开关串联,串联电路电流只有一条路径,电流表无示数,说明电路串联部分断路。

又因为电压表有示数,证明电路的右端的电流表、滑动变阻器、开关均为通路,电压表左端导线跟电源负极相连也为通路。

只有当未知电阻Rx断路时,电压表跟电流表、滑动变阻器、开关串联(如下图)

由于电压表内阻很大,电流表相当于导线,滑动变阻器电阻相对较小,在串联电路中,电阻越大,它两端的电压就越大,所以,当未知电阻Rx断路时,才会出现电流表无示数,电压表示数较大的故障现象。

【中考真题训练】

1.(2020青海)

如图所示,是探究串联电路中小灯泡两端的电压与电源两端电压关系的电路图.已知电源电压为4.5V,L1、L2为两个不同规格的小灯泡,当闭合开关S后两灯都不亮用电压表进行测量时,测得AB两点之间的电压为零,BC两点之间的电压为4.5V.则下列判断中正确的是(   )

A.灯泡L1的灯丝断了

B.开关接触不良

C.灯泡L2的灯丝断了

D.灯泡L2被短路

2.(2020凉山州)

如图所示电路,开关闭合后由于电路中有一处发生故障,导致电压表示数变为零,则关于电路故障,以下判断正确的是(   )

A.一定是灯泡L1断路

B.一定是灯泡L2断路

C.可能是灯泡L1短路

D.可能是灯泡L2短路

3.(2020菏泽)

如图所示,闭合开关S后,灯泡L1和L2都发光,两电表均有示数由于某个灯泡发生故障,两灯泡都熄灭,电流表示数为零,电压表示数比原来还大以下对电路和电路故障的分析正确的是(  )

A.灯泡L1和L2发光时,两灯并联

B.电压表测的是灯泡L2的电压

C.灯泡熄灭是由于灯泡L1开路

D.灯泡熄灭是由于灯泡L2短路

4.(2020襄阳)

如图所示的电路中,闭合开关S,两个灯泡均不亮,电流表无示数,两个电压表的示数相等且等于电源电压则电路故障可能是(  )

A.L2短路  B.L2断路  C.L1短路  D.L1断路

5.(2019株洲)

在图示电路中,开关闭合后,无论怎样移动滑片,小灯泡都不亮,电流表示数为零,电压表有示数且不变.图中除标有序号的四根导线外其他元件正常,则出现断路的导线一定是(   )

A. ①    B. ②      C. ③     D. ④

6.(2020巴中)

如图所示,电源电压不变,闭合开关,两灯正常发光,电压表和电流表都有示数.一段时间之后,一个电表示数变小,另一个不变,则故障可能是(   )

A.L1开路   B.L1短路   C.L2开路   D.L2短路

7.(2020内江)

若将完好的电流表、电压表、小灯泡连接成如图所示的电路,各处接触良好.当开关S闭合后,会出现(  )

A.电流表指针明显偏转

B.小灯泡发光

C.电压表指针明显偏转

D.电池被烧坏

8.(2019云南省卷)

小明同学根据如图所示的电路图,测出了灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,如果将电压表和电流表的位置互换,则闭合开关后(  )

A.两表都可能被烧坏

B.两表都不会被烧坏

C.电流表被烧坏

D.灯泡会被烧坏

9.(2019广州)

小明按图甲所示电路图做实验,闭合开关,两表读数如图乙所示,L突然烧断,烧断后两表示数如图丙所示,定值电阻两端电压为U、流经定值电阻的电流为I,与L烧断前相比,烧断后(   )

A. U变大、I变大     B. U变大、I变小

C. U不变、I变小     D. U不变、I不变

10.(2020泰州)(5分)

在“探究电流与电压关系”实验中,小明所用电路如图所示.

(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整.要求:开关闭合前无需移动滑片.

(2)闭合开关,电流表有示数,电压表无示数,小明检查发现仅导线有故障,则故障为(   )

A.导线④断路   B.导线③断路

C.导线②断路   D.导线①断路

(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为1V时,读出电流表示数并记录在上表中;继续移动滑片,分别读出电阻两端电压为2V和3V时电流表的示数,并依次记录在表格中.

(4)分析表中数据,可得出的结论是                                        .

(5)实验结束,小明整理器材时发现定值电阻很热,他联想到:处理数据时,第三组数据之间的关系与前两组数据之间的关系存在差异,他和同组小华就此展开讨论,认为数据差异可能是由于                     造成的.

由此反思实验过程:实验时每次读取数据后要                                            (写具体操作),再记录数据,减小此因素对测量结果的影响.

参考答案

1.C  2. D  3. B  4. D  5. B

6. A  7. C  8. C  9. A

10.(1)如答图所示

(2)B

(4)当电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比

(5)温度变化导致R变大      断开开关

【写在后边】
作者:亓延民,系山东省济南市莱芜区,中学高级物理教师,在一线毕业班教学42年,致力于初中物理教材教法和中考试题研究,创建“初中物理同步”微信公众号,帮助学生学习初中物理知识,指导物理学习方法,培养学习兴趣和思维习惯。如果在学习中遇到问题,可以在公众平台留言交流学习,也可以预约报名假期或周末线下辅导。地址:济南市莱芜区世纪城小区。电话微信同号:13963452942
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