梅建功

用電器不工作或不能正常工作、電表示數異常等，統(tǒng)稱為電路故障；電路故障可分為斷（開）路、短路及電路元件使用不當三大類。判斷電路故障，要明確故障現(xiàn)象（用電器工作狀況或電表示數異常等），弄清故障原因，確認故障性質（斷路或短路等），找出故障位置（故障發(fā)生在哪個元件或電路的哪一點上）。分析判斷電路故障，涉及電路識別、電表使用、串并聯(lián)電路的規(guī)律、歐姆定律等知識的綜合應用，考查靈活運用所學知識分析和判斷的能力，是中考的?？键c，也是入手不易、得分率較低的難題，其考題類型及其解題思路方法如下：

一、判定故障原因

由故障現(xiàn)象分析判定故障原因或故障位置，常用方法有兩種：

1.驗證法

對于給定故障原因選擇范圍的考題，可依據故障現(xiàn)象，運用驗證方法進行比對分析，即逐一利用所給的故障原因去驗證故障現(xiàn)象，從而確定故障原因或故障所在。

例1.所示的電路中，電源電壓恒定，閉合開關S后，電路正常工作。過了一會兒，兩電表的示數突然都變?yōu)榱悖瑒t該電路中出現(xiàn)的故障可能是（）

A.電阻R短路B.電阻R斷路

C.燈L短路D.燈L斷路

解析：燈L與電阻R串聯(lián)，電壓表測量電阻R兩端的電壓，電流表測量電路中的電流。故障現(xiàn)象：兩電表示數為零。

若電阻R短路，則電壓表無示數，而電流表有示數；若電阻R斷路，則電路中沒有電流，即電流表無示數，而此時電壓表的兩接線柱經燈L、開關與電源兩極相連，電壓表有示數且接近電源電壓；若燈L短路，電路為通路，電路中有電流，則電流表和電壓表均有示數；若燈L斷路，電路中無電流，即電流表無示數，此時電壓表的兩接線柱不能與電源兩極接通，故電壓表無示數。答案：D。

【溫馨提示】電表示數異常現(xiàn)象及其故障原因一般為：

①指針左右擺動——接觸不良。

②指針反偏——正、負接線柱接反。

③指針偏轉角度過大——電表量程選小了。

④指針偏轉過小——電表量程選大了。

⑤電流表的示數突然變大——短路；示數突然為零——斷路。

⑥電壓表的示數等于電源電壓——電壓表串聯(lián)在電路中、與電壓表并聯(lián)的元件斷路、與電壓表并聯(lián)以外的電路有短路；示數為零——與電壓表并聯(lián)的元件短路、與電壓表并聯(lián)以外的電路斷路。

例2.如所示的電路，閉合開關，觀察發(fā)現(xiàn)燈泡L1亮、L2不亮。調節(jié)滑動變阻器滑片P，燈泡L1的亮度發(fā)生變化，但燈泡L2始終不亮。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的可能原因是（）

A.燈泡L2燈絲斷了

B.燈泡L2短路

C.滑動變阻器短路

D.滑動變阻器接觸不良

解析：兩燈與變阻器串聯(lián)，電壓表測L1兩端電壓；故障現(xiàn)象：燈泡L2始終不亮。

若L2燈絲斷了，電路斷路，L1不會亮；若L2短路，L2不會亮，L1仍能發(fā)光，移動滑片，變阻器連入電路的阻值變化，電路的總電阻R=R變變化，電路中的電流I=UR和L1兩端的電壓UL1=IRL1隨之變化，則L1的亮度發(fā)生變化；若變阻器短路，兩燈會同時發(fā)光，且調節(jié)滑片不會引起L1亮度變化；若變阻器接觸不良，電路斷路，兩燈都不亮。答案：B。

【溫馨提示】斷路是指斷開的電路；短路是指電流不經用電器直接形成通路，短路分為電源短路和局部短路兩種。在串聯(lián)電路中：

（1）斷路的主要表現(xiàn)為：①所有用電器不工作；②電流表無示數；③電壓表接在斷點兩端時有示數且接近電源電壓，接在其他用電器兩端時無示數。

（2）短路的主要表現(xiàn)為：①短路的用電器不工作，其他用電器仍工作；②電流表有示數且較原來變大；③電壓表接在短路兩端時無示數，接在其他用電器兩端時有示數且較原來變大；④電源被短路時，容易燒壞電源。

例3.在如所示的電路中，電源電壓不變。閉合開關S后，燈L1、L2都發(fā)光；一段時間后，其中一燈突然熄滅，而電流表、電壓表的示數都不變，則產生這一現(xiàn)象的原因可能是（）

A.燈L1短路

B.燈L2短路

C.燈L1斷路

D.燈L2斷路

解析：兩燈并聯(lián)，電流表測通過L2的電流，電壓表測L2兩端電壓（或并聯(lián)電路兩端的電壓、電源電壓）；故障現(xiàn)象：其中一燈泡熄滅，電流表、電壓表的示數都不變。

若L1或L2短路，會造成整個電路的短路，則會燒毀電源，導致兩燈均不亮，電流表示數突然變大后損壞。若L1斷路，則L1不亮；因兩燈并聯(lián)，L2兩端電壓和通過L2的電流不變，故L2亮，電流表、電壓表的示數均不變。若L2斷路，則L2不亮，電流表無示數，電壓表示數不變。答案：C。

【溫馨提示】在并聯(lián)電路中：

（1）斷路的主要表現(xiàn)為：①干路斷路時所有用電器不工作、電流表無示數；②支路斷路：該支路上的用電器不工作（其他支路上的用電器不受影響）、電流表無示數，并聯(lián)在支路兩端的電壓表的示數不變，接在干路上的電流表示數變小。

（2）短路的主要表現(xiàn)為：用電器不工作、電表無示數、會燒毀電路元件。

2.假設法

對于無明確限定故障原因范圍的考題，可依據故障現(xiàn)象，運用假設法，即逐一假定某個元件斷路或短路，看其引起的現(xiàn)象是否與故障現(xiàn)象一致，從而確定故障原因或故障所在。

例4.如所示的電路，閉合開關S后，發(fā)現(xiàn)燈L不亮，電壓表有示數。已知電路中各處均接觸良好，除燈L和電阻R外，其余元件均完好。

（1）請判斷該電路中存在的故障可能是或。

（2）為進一步確定故障，小明將一個電流表正確串聯(lián)在所示的電路中，閉合開關S，觀察電流表的示數情況。若電流表有示數，說明故障是；若電流表無示數，說明故障是。

（3）為進一步確定故障，小明將中的電壓表正確并聯(lián)接在燈L的兩端，請判斷她能否找出電路的故障，并說明理由。

解析：燈L和電阻R串聯(lián)，電壓表測電阻R兩端電壓；故障現(xiàn)象：燈L不亮，但電壓表有示數。

（1）燈L不亮，說明沒有電流流過燈L。由于“電路中各處均接觸良好，除燈L和電阻R外，其余元件均完好”，因而故障原因可能是燈L和電阻R這兩個元件出現(xiàn)了短路或斷路。若燈L短路，則燈L不亮，電壓表有示數；若燈L斷路，則燈L不亮，電壓表無示數；若電阻R短路，則燈L亮，電壓表無示數；若電阻R斷路，則燈L不亮，電壓表有示數。因此，該電路中存在的故障可能是燈L短路或電阻R斷路。

（2）若在電路中接入電流表，電流表有示數，說明電路是通路，則故障應是燈L短路；若電流表無示數，說明電路是斷路，則故障應是電阻R斷路。

（3）若將電壓表并聯(lián)接在燈L的兩端，則無論是燈L短路還是電阻R斷路，電壓表均無示數，故無法找出電路的故障。

例5.如所示的電路，電源電壓保持不變，閉合開關S，電路正常工作。

（1）緩慢移動滑片由a到b的過程中，電壓表示數（填“變大”“變小”或“不變”）。

（2）緩慢移動滑片由b到c的過程中，突然發(fā)現(xiàn)電流表示數變小且不為零，電壓表的示數變大，產生該現(xiàn)象的原因可能是。

解析：燈L與變阻器R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流；故障現(xiàn)象：電流表示數變小且不為零，電壓表的示數變大。

（1）滑片由a到b的過程中，變阻器R接入電路的阻值變小，根據串聯(lián)電路的分壓原理可知，其兩端電壓變小，即電壓表示數變小。

（2）若燈L短路，滑片由b到c的過程中，變阻器R接入電路的阻值變小，電路中的電流I=UR變大，即電流表示數變大；若燈L斷路，電路中無電流，電流表、電壓表的示數均為零?？梢?，故障不會出在燈L上。

若R短路，則電壓表無示數，電流表有示數；因電壓表有示數，說明從電壓表到電源是通路，但電流表無示數，所以故障原因可能是R出現(xiàn)斷路，這樣會使電壓表串聯(lián)入電路，則會使電流表示數變小且不為零，電壓表的示數變大（R斷路，可能是滑片與電阻絲之間接觸不良或滑片與電阻絲之間斷開）。

【溫馨提示】運用假設法判斷電路故障，先分析產生故障原因有哪些可能性，然后逐一排除，縮小判斷范圍，直至找出發(fā)生故障的元件或故障點。

二、判斷故障現(xiàn)象

根據題給情景及條件，運用推理法分析確定將會發(fā)生的故障現(xiàn)象。

例6.某同學在做電學實驗時，不慎將電壓表和電流表的位置對換，連接成所示電路。若開關閉合，其后果是（）

A.電壓表不會燒壞，電流表可能燒壞

B.兩表不會被燒壞

C.電壓表不會被燒壞，但無示數

D.兩表會被燒壞

解析：電流表與燈泡并聯(lián)，因電流表的電阻很小，相當于一根導線，將電源的正負極直接連接在一起，即電路形成電源短路，故電流表、電源可能會燒壞；而電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表的電阻很大，故電壓表不會燒壞。答案為A。

例7.用實驗室提供的常用器材（電源是一節(jié)干電池）測電阻時，小明與另外三位同學各自設計了如所示的四個電路圖。

（1）小明通過實驗測出了電阻R的阻值，他所用的電路圖是圖。

（2）另外三位同學連接好電路后，閉合開關S，移動變阻器的滑片P，此時電路中的電表將會出現(xiàn)什么異?，F(xiàn)象？

①按圖連接的電路，異?，F(xiàn)象是：

；

②按圖連接的電路，異常現(xiàn)象是：

；

③按圖連接的電路，異?，F(xiàn)象是：

。

解析：（1）測量電阻的實驗原理是：R=UI，用電流表測量通過電阻R的電流，用電壓表測量電阻R兩端的電壓，因此電流表與電阻R串聯(lián)，電壓表并聯(lián)接在電阻R兩端。比照四個電路圖可知，小明所用的電路圖是乙圖。

（2）①按甲圖連接的電路，電流表接在電源兩端，因電源被短路，故出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象是：電流表燒壞。

②按丙圖連接的電路，電壓表接在電流表兩端，因電流表相當于一根導線，移動滑片P，出現(xiàn)的異常現(xiàn)象是：電流表示數有變化，電壓表示數幾乎為零。

③按丁圖連接的電路，電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表的電阻很大，移動滑片P，出現(xiàn)的異常現(xiàn)象是：電流表示數幾乎為零，電壓表示數基本不變。

【溫馨提示】電流表的電阻很小，在電路中可等效為一根導線，電流表必須與被測用電器串聯(lián)，否則用電器會被短路；電壓表的電阻很大，在電路中可等效為斷路，電壓表必須并聯(lián)在電路中，否則電路會成為斷路。

三、排除電路故障

先由電路故障或異?，F(xiàn)象分析故障原因，找出故障位置，然后采用相應的措施排除故障。

例8.如所示的電路中，閉合開關S，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表均有示數，但小燈泡不亮，經檢查電路連接無誤，各元件完好。為了使額定電流為0.24 A的小燈泡正常發(fā)光，下一步應進行的操作是：

。

解析：由電表均有示數、“電路連接無誤，各元件完好”可排除短路和斷路故障，小燈泡不亮的原因是變阻器接入電路中的阻值過大，導致電路中的電流過小，因此應調節(jié)變阻器的滑片P，使其接入電路中的阻值變小，以增大電路中的電流。故下一步應進行的操作是：向左移動滑動變阻器，直至電流表示數為0.24 A。

【溫馨提示】電路元件使用不當（包括元件規(guī)格選用不當、接入錯誤、使用不當等），也是造成電路（或用電器、電表等）不能正常工作、產生異?，F(xiàn)象的原因之一。

例9.如所示的電路，閉合開關S后，發(fā)現(xiàn)電流表示數較大、電壓表示數為零，經檢查，導線連接完好，為了排除故障，應采取的措施是（）

A.改用電壓表的小量程

B.該用電流表的大量程

C.換用新的定值電阻R

D.換用新的滑動變阻器

解析：電流表有示數，說明整個電路是通路。若電壓表使用大量程，則電壓表指針偏轉較小，但不會為零；若電流表使用小量程，則電壓表的示數不會為零；若定值電阻R短路，則電流表有示數且示數較大，而電壓表示數為零；若定值電阻R斷路，則電流表無示數，電壓表有示數；若變阻器斷路，則電流表、電壓表都無示數；若變阻器短路，則電路中電流將會很大，電流表、電壓表都有示數。因此，電路的故障為定值電阻R短路，需換用新的定值電阻R。答案：C。

【點撥】（1）電路故障的產生，一是電路元件本身有問題（短路或斷路）；二是元件使用不當（選用規(guī)格不符合要求、連接方式或位置不正確、使用方法不妥等）；三是連接的導線有斷開、短路或接觸不良之處。

（2）分析判斷或排除電路故障的思路方法：①識別電路，明確電路元件的連接方式、電表測量的對象；②弄清故障現(xiàn)象；③運用歐姆定律和相關的電學知識，根據故障現(xiàn)象分析電路故障的原因及其位置，從而確定是哪個用電器、電表或哪段電路出現(xiàn)了故障，是斷路還是短路，進而采取相應的更改措施，以使電路正常工作。