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中考物理常见电路故障分析

2012-11-21

中小学教学研究 2012年10期
关键词:断路电压表电流表

穆 春

(宿迁市泗洪县洪翔中学,江苏 宿迁 223900)

电路故障的判断或检测是中考最常见的题型,是中考中的高频考点,特别是在选择题、实验题中。所谓电路故障,是指电路连接完成通电时,整个电路或部分电路不能工作。产生的主要原因有:电路元件内部断路、短路,接触不良或导线内部断裂等。

一、常见电路的故障判断

如图1电路:伏安法测量小灯泡的电阻(或电功率)。

问题1:如果小灯泡断路,其它部分完好,闭合开关后,你将会看到什么现象?

解析 小灯泡断路,此时电压表串联在电路中,由于电压表的电阻很大,使电路中的电流很小,相当于断路,电流表示数几乎为零,小灯泡不亮,而电压表有示数,且接近电源电压。

答案 灯不亮,电流表无示数,电压表有示数。

问题2:如果小灯泡短路,其它部分完好,闭合开关后,你将会看到什么现象?

解析 小灯泡短路,相当于电压表并联在一段导线的两端,没有电流通过小灯泡,小灯泡不亮,电流表有示数,但导线的电阻很小,几乎为零,根据U=IR,电压为零,电压表无示数。

答案 灯不亮,电流表有示数,电压表无示数。

问题3:如果滑动变阻器断路,其它部分完好,闭合开关后,你将会看到什么现象?

解析 滑动变阻器断路,电路中无电流,小灯泡不亮,电流表无示数,根据U=IR,电压为零,电压表也无示数。

答案 灯不亮,电流表无示数,电压表无示数。归纳与总结

类型Ⅰ 根据电流表、电压表现象确定电路故障原因

例【2012烟台】小明利用如图2所示的实验器材,“测定2.5V小灯泡的功率”。

(2)小明正确连好电路后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数为3V。请指出故障的原因。

解析 小灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数为3V,接近电源电压,说明灯泡所在的那段电路发生断路。

答案 小灯泡断路

类型Ⅱ 根据电路故障确定电流表、电压表出现的现象

例【2011盐城】如图3所示,小华做测量灯泡电功率的实验,所用小灯泡额定电压为2.5V。

实验时闭合开关,两表均有示数,然后将灯泡从灯座中取走,①电流表_____(填“有”或“没有”)示数,②电压表 _____(填“有”或“没有”)示数。

解析 当将灯泡从灯座中取走,灯座处断路,电路中没有电流,电流表没有示数,此时电压表串联在电路中,相当于测电源电压,故电压表有示数。

答案 ①没有 ②有

二、常见电路的故障检测

如图4电路:串联电路

问题4:当开关闭合时两灯都亮,如果一段时间后只有一盏灯亮,这是出现了什么故障?如果一段时间后发现两灯都不亮。这又是出现了什么故障?

解析 串联电路中,刚开始两灯都亮,后来只有一盏灯亮,说明不亮的那盏灯可能短路;所有灯都不亮了,说明电路中存在断路现象。那么,如何检测呢?

类型Ⅰ 用外加导线(电流表、灯泡)检测故障

例 如图4所示,电源电压为3V,闭合开关S时,两灯都亮,一段时间后两灯都不亮,用一段导线的两端接触a、b两点时,两灯都不亮,接触b、c两点时,两灯都不亮,接触c、d两点时,两灯都亮,故障原因可能是( )

A.开关接触不良 B.灯 L1断路

C.灯 L2断路 D.灯 L2短路

解析 用导线与电路的一部分并联就是再搭造一条电流的路径,若这条路径搭好后使电路恢复通路,则与之并联的部分就存在断路。题中导线的两端分别接触a、b两点或b、c两点时,两灯都不亮,说明a、b两点间或b、c两点间没有故障,而接触c、d两点时,两灯都亮,则说明故障原因是c、d间断路。

答案 A

归纳与总结

利用导线(电流表、灯泡)依次与电路中各元件并联,当电路中的其它用电器都能工作时,则与之并联的元件出现断路。

类型Ⅱ 用外加电压表检测故障

例 如图4所示,电源电压为3V,闭合开关S时,两灯都亮,一段时间后两灯都不亮。用一个电压表检测得到的结果是:Uab=Ubc=0,Uad=Ucd=3V,若故障只有一处,则可能的原因是( )

A.电路 a、b 间断路 B.电路 b、c 间断路

C.电路 c、d 间断路 D.电路 a、d 间断路

解析 把电压表分别和逐段两接线柱之间的部分并联,若有示数且比较大(常表述为等于电源电压),则和电压表并联的部分断路(电源除外)。而题中cd间电压表有较大读数且为3V,说明电压表的正负接线柱已经和相连的通向电源的部分与电源形成了通路,断路的部分只能是和电压表并联的c、d部分。

答案 C

归纳与总结

利用电压表依次与电路中各元件并联,电压表有示数且比较大时,说明电压表测的是电源电压,则与之并联的元件出现断路。

三、家庭电路的故障检测

讨论5:在家庭电路中,一般会出现哪些故障?

解析 家庭电路中易出现熔丝熔断、火线、零线、用电器断路,或短路。那么,如何检测呢?

类型Ⅰ 用测电笔来检测

例 夜里,小明家的三盏灯均正常发光时,突然三盏灯全部熄灭。经检查保险丝完好,用测电笔检查插座的两孔,氖管均发光。发生这一现象的原因可能是( )

A.插座处发生了短路 B.某个电灯的灯丝烧断了

C.进户线的火线断了 D.进户线的零线断了

解析 灯不亮但保险丝完好,说明电路没有发生短路现象,只能是某处断路了;家中的电灯都是相互并联的,某个电灯的灯丝断了,不可能影响其它灯;用测电笔检查插座的两孔时,氖管均发光,说明插座的两孔和火线是接通的,故障现象只能是进户零线断了。

答案 D

归纳与总结

使用测电笔时,手要接触笔尾的金属电极,笔尖接触电线。一般来说,如果氖管发光,表示接触的是火线,如果氖管不发光,表示接触的是零线。

若火线、零线同时发光,则进户零线断路;若火线、零线都不发光,则进户火线断路。

类型Ⅱ 用校验灯来检测

例 电工师傅常用一只标有“220V 40W”的灯泡L0(校验灯泡)取代保险丝来检查新安装的照明电路中每个支路的情况,如图所示。当只闭合S、S1时,L0不亮;当只闭合S、S2时,L0和L2都呈暗红色;当只闭合S、S3时,L0正常发光。由此可以判断( )

A.L1所在的支路短路 B.L2所在的支路断路

C.L3所在的支路短路 D.各支路均完好

解析 将“校验灯”接在保险丝的两个接线柱上,是相当于把此灯串联入电路中,它会有三种状态:“校验灯”不发光说明该支路断路;“校验灯”发光不正常(暗红色)说明该支路工作正常;“校验灯”恰能正常发光,说明该支路短路。

答案 C

归纳与总结

家庭电路中各用电器都是并联,若某处发生短路故障,则干路电流迅速增大,熔丝立即被熔断,常用校验灯来查找。

方法是:断开所有用电器的开关,用一个普通的白炽灯泡取代熔丝,闭合总开关,然后逐个闭合各用电器的开关,若校验灯发出暗红色的光(不正常发光),则该电路正常;若校验灯正常发光,则该支路短路;若校验灯不发光,则该支路断路。

中考题赏析

1.【2012泰安】在如图a所示的电路中,当闭合开关S后,发现两灯都不亮,电流表的指针几乎指在零刻度线,电压表指针则有明显偏转。经检查除小灯泡外,其余器材的连接良好,造成这种情况的原因可能是( )

A.灯泡 L2短路 B.灯泡 L2断路

C.灯泡L1断路 D.两个灯泡都断路

2.【2012宿迁】如图b,电源电压不变,两只电表均完好.开关S闭合后,发现只有一只电表的指针发生偏转,若电路中只有一个灯泡出现了故障,则可能是( )

A.电压表指针发生偏转,灯泡L1短路

B.电压表指针发生偏转,灯泡L1断路

C.电流表指针发生偏转,灯泡L2短路

D.电流表指针发生偏转,灯泡L2断路

3.【2012泰州】如图c所示电路,开关闭合时观察到:L1和L2两灯均不亮,电流表无示数,电压表有示数,其原因可能是( )

A.L1断路 B.L2断路

C.电流表断路 D.电流表短路

4.【2012连云港】小刚要测量一个电阻Rx的阻值,现只找到如下器材:一个电压不变的电源.三个阻值已知的定值电阻(R1=10Ω、R2=20Ω、R3=40Ω),一个表盘数字已经模糊(但刻度清晰)的电压表,两个开关S1、S2,导线若干。小刚要用这些器材测量Rx的阻值。

(1)他先将定值电阻R1接人其设计的图d所示电路中进行实验,当闭合S1、断开S2时发现电压表无示数,经检查电压表、电源均正常,且只有一处故障,下面列出的故障原因中,你认为可能的是___。(填写序号)

A.Rx断路 B.Rx短路 C.R1短路

5.【2012扬州】如表格中电路图所示,闭合开关S后,发现两灯均不亮,其中一个灯损坏,现提供导线、电压表,请选用上述器材进行检测。

参考答案:1.B 2.B 3.A 4.B 5.让电压表与L1并联,若电压表有示数,则L1断路,若电压表无示数,则L2断路;或让导线与L1并联,若L2亮,则L1断路,若L2不亮,则L2断路。

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