初级中学物理电路故障.doc

/* 初中物理电路故障分析 一、短路、断路和开路 1、短路：（1）电源短路：指导线不经过用电器而直接接到了电源的两极上。会导致电路中电流过大而烧坏电源。　　　　 　 （2）用电器短路：指串联的多个用电器中的一个或多个（当然不是全部）在电路中不起作用，这种情况是由于接线的原因或者电路发生故障引起的。（一般不会造成较大的破坏。） 2、断路：从电源的正极到负极，有且只有一条通路，若在某出断开，整个电路就成为断路。可能是由于接触问题或者电流过大把用电器烧毁引起的。 3、开路：一般情况下等同于断路。就是负载断开或者电路断开出现一个端口，一般是电路的干路没有连接电源正负极，也有可能是导线断了，或者是干路串联了电压表等特大电阻的元件。 二、电路故障分析 （一）针对串联电路中的断路故障 方法1：将完好的用电器与被测电路并联。若用电器正常工作，说明被测电路上发生断路；若用电器不能工作，说明未测的电路上发生断路。 方法2：用导线与被测电路并联。若未测电路正常工作，说明被测电路上发生断路；若未测电路不能工作，说明未测电路上发生断路。 （二）利用电流表的示数变化判断电路故障 1．对于电路中原有电流表的示数变化情况分析。 （1）示数增大，说明电路（或支路）中部分用电器被短路（若所有用电器都被短路，则电流表烧毁）。 （2）示数减小，说明电路（或支路）中发生断路。 2．（针对串联电路）将电流表与被测电路并联分析。 （1）有示数，说明被测电路上发生断路。 （2）无示数，说明：未测电路上发生断路。 （三）利用电压表的示数变化判断电路故障 1．对于电路中原有电压表的示数变化情况分析。 （1）示数增大，说明未与电压表并联的用电器被短路。 （2）示数减小，说明：与电压表并联的被测电路上发生短路或电压表与电源正负极间发生断路。 2．将电压表与被测电路并联分析。 （1）有示数，说明：电压表与电源正负极间是通路的。 （2）无示数，说明：与电压表并联的被测电路上发生短路或电压表与电源正负极间发生断路。 （四）串联电路的断路或局部短路故障现象如下表： 内容 断路 局部短路 实质 某电阻（或导线）变为阻值无穷大。 某电阻值变为0，可看作一根导线。 电流情况 电路中（任何处）均无电流。 短路处无电流，整个电路中电流变大。 用电器工作情况 均不工作。 有一个工作，另一个不工作。 故障发生处 电路中任何一点。 只可能在电阻上。 电流表的示数 无示数。 有示数且变大。 电压表的示数 断路处两端电压为电源电压，其余部分为0。 短路处为0，仍然工作的用电器（电阻）两端电压为电源电压。 电流表无示数 断路 与电压表并联的电器断路 电压表示数为电源电压 电压表并联以外电路断路 电压表无示数 电流表有示数（变大） 短路 与电压表并联的电器短路 电压表无示数 电压表并联以外电路短路 电压表示数为电源电压 串联电路的断路或短路故障分析，一般先判断电路中是否有电流（或用电器是否均工作），以确定故障到底是短路还是断路；然后可根据电压情况来判断故障发生的地方。 三、动态电路部分 类型1：滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中物理量的变化：明确电路（电压表直接去掉，简化电路）；看准每个电表分别测的是谁的电压和电流；先看电阻的变化，再根据欧姆定律判断电流、电压的变化。 类型2：开关的断开或闭合引起电路中物理量的变化：明确断开和闭合是分别是什么电路；画出等效电路（电压表直接去掉，简化电路）；根据欧姆定律判断。 串联和并联电路的判断 一、分析电路的“口诀”： 先判串联和并联，电表测量然后判。一路到底必是串；若有分支是并联。 A表相当于导线；并时短路会出现。V表可并不可串；串时相当电路断。 二、连接电路的“口诀”： ①电路：串联各件依次连；并联标节点、连干路，连好再检验。 ②电表：A表串其中，V表并两端。正(进)负(出)不能反，量程仔细断。 ③提醒：无论串联或并联，电压表都应最后连。 二．串联、并联的识别方法（右图是简化、改画电路图的最终结果。） 1. 电流流向法： 从电源正极出发，沿着电流的方向描绘出电流通过电阻的各条路经，一直达到电源的负极。这是识别电路最直观的方法，也是连接实物电路时必须遵循的基本思路。 【例１】在图２（甲）所示电路中，三盏灯是如何连接的，开关闭合后，电流表测量的是哪部分的电流？ 做法：先标出电源的正负极，再沿着从正极到负极的方向，用箭头描绘各处的电流走向，标在电路图上，如图２（乙）。 分析：从图２（乙）中可以看出，点ａ是最初的电流分支点，点ｂ是最后的电流会合点。电流共有三条路径（I1、I2、I3），分别通过三盏灯（L1、L2和L3），所以三盏灯是并联的。通过电流表的电流只通过L1，所以电流表测量的是通过灯L1的电流。２.摘表法： 从电路中摘去电压表和电流表，电压表所在支路用断路替代，电流表所在位置用导线替代。如需进一步分析讨论，原电压表、电流表所测量的电压和电流则应在简化后的电路上标出。 【例2】如图３（甲）所示电路中，三个电阻是＿＿联的。电压表Ｖ1的示数为３Ｖ，Ｖ2的示数为5Ｖ，电源电压 ８Ｖ（填“大于”、“小于”或“等于”）。 分析：两个电压表使电路看起来比较复杂，摘掉两个电压表后，把电压表所在支路擦除，电阻的串联方式如图３（乙）所示。两图比较可知，电压表Ｖ1测量的是Ｒ1和Ｒ３两端的电压Ｕ1＋Ｕ3，电压表Ｖ2测量的是Ｒ1和Ｒ2两端的电压Ｕ1＋Ｕ2，两个电压表的示数之和大于电源电压。 ３．直线法： 这是把不规范电路简化成规范电路的普遍适用的方法。具体方法是：将电路从电源正负极处断开，结合电流流向法，拉长和缩短某一段导线，使各组元器件都在一条直线上，一次不成，可逐次分步完成。 【例3】图４（甲）所示电路中，电源电压是６Ｖ，开关闭合后电压表的示数为４Ｖ，问：灯Ｌ1、Ｌ2两端电压各为多少？ 分析：利用摘表法，可确定这两个灯泡的串联电路。问题是电压表测量的电压是哪个灯两端的电压。将电路拉成直线，画出如图４（乙）所示的简洁图，这个问题就迎刃而解了。 ４．节点法 这是一种比直线法更直接、更简洁的快速简化电路的方法。具体做法是：从电源正极开始，把电阻之间的连接导线缩减成点，相同的点用同一个字母表示。如果一个电路中的点多于两个，可以将这些点排在一条直线上，再把相应的电阻补充到这些点之间，节点法和直线法有着相辅相成的关系。 【例4】图５（甲）所示电路中，三个电阻是＿＿联的；电流表Ａ1测量的是通过电阻＿＿＿的电流。电流表Ａ2测量的是＿＿＿的电流。 分析：将图５（甲）中的电流表摘掉后，电路中三个电阻的连接方式仍然不明显。从电源正极开始，可以标出三个位置都是ａ点（电源正极），另外两个位置都是ｂ点（电源负极）。如图５（乙）所示。三个电阻都连接在ａｂ两点之间，通过三个电阻的电流方向都是从ａ到ｂ，所以这是一个并联电路。再利用电流法，描绘电流走向如图５（丙）所示。可以知道原电流表Ａ1的位置通过的是Ｒ2和Ｒ3的电流I2＋I3；原电流表Ａ2的位置通过的是Ｒ1和Ｒ2的电流I1＋I2、。本题中两个电流表的位置跟【例2】（图３甲）中两个电压表的位置相同，因为用电流表替代了电压表，三个电阻的连接方式也随之发生了变化。 电路故障分析 经典例题 1、先根据题给条件确定故障是断路还是短路：两灯串联时，如果只有一个灯不亮，则此灯一定是短路了，如果两灯都不亮，则电路一定是断路了；两灯并联，如果只有一灯不亮，则一定是这条支路断路，如果两灯都不亮，则一定是干路断路。在并联电路中，故障不能是短路，因为如果短路，则电源会烧坏。 2、根据第一步再判断哪部分断路或短路。 【分析】L1与L2串联在电路中，用电压表测L2两端电压，开关闭合后，发现两灯都不亮，电压表有示数。则故障原因是什么？解：你先画一个电路图：两灯都不亮，则一定是断路。电压表有示数，说明电压表两个接线柱跟电源两极相连接，这部分导线没断，那么只有L2断路了。 【例】L1与L2串联，电压表V1测L1电压，V2测L2电压。闭合开关后，两灯都不亮。则下列说法正确的是： A、若V1=0，V2示数很大，则L1短路而L2正常； B、若V1=0而V2示数很大，说明L2都断路。 解：两灯都不亮，则电路是断路，A不正确。当L2断路时，此时V2相当于连接到了电源两极上，它测量的是电源电压，因此示数很大。而此时L1等效为导线，因此两端没有电压，因此V1的示数为零。答案为B。 1、 简单电路故障类习题的分析判断 【例1】如图1，闭合开关时，两灯都不亮，电压表示数为0。则原因可能是（ ） A、L1短路 B、L2短路 C、L1开路 D、L2开路 分析：闭合开关两灯都不亮，表明电路中无电流，是开路故障。是L1还是L2开路呢？因为电压表测量L1两端电压，若是L1开路，则电压表应与L2串联接在电源两端，它应该有示数且接近电源电压，而此时电压表示数为0，说明电压表没有连接到电源两端。正确选项是D。 【例2】如图2，闭合开关时，电流表有示数，电压表示数接近电源电压，则原因可能是( ) A、L1短路 B、L2短路 C、L1开路 D、L2开路 分析：闭合开关时，电流表有示数，表明电路中有电流，从上面的分析可以判断这是电路中的部分电路短路故障。那么是L1还是L2短路呢？可以通过电压表的示数来进行分析。可以假设一下，若是L1短路，那么L1就相当于一根导线，它的两端电压就为0，这与题目条件不相符。答案是B。 【例3】如图3，闭合开关时，L1发光而L2不亮，则原因可能是（ ） A、L2开路 B、L2开路 C、RL1比RL2大得多 D、RL1比RL2小得多 分析：闭合开关时，L1发光，表明电路中有电流，从上面的分析可以判断这是电路中的部分电路短路故障，L1发光而L2不亮，可以很快得出是L2短路；那么L2就相当于一根导线，它的电阻极小，而从电路中不能看出L2被短接，因而故障应是RL2比RL1小得多。正确选项是C。 【例4】如图4，闭合开关时，电流表A与A1的示数相同，则原因可能是（ ） A、L1短路 B、L2短路 C、L1开路 D、L2开路 分析：并联电路由于存在两条支路，因此必须分析各条支路是否有电流。本题中，电流表A与A1的示数相同，即I=I1，说明干路和L1所在支路是通路，从并联电路的电流特点分析：I=I1+I2 ，因此I2=0，即电流表A2示数为0，L2支路没有电流，此支路开路。正确选项是D。 【例5】如图6，闭合开关时，灯泡都不亮，电压表示数接近电源电压，则原因可能是（ ） A、ab间开路 B、bc间开路 C、cd间开路 D、ad间开路 分析：L1、L2都不亮，可以判断出电路故障属于开路。由于电压表示数接近电源电压，说明L2阻值很大（或者电压表串联在电路中），远大于L、L3的电阻，所以开路故障应该是出现在L2所在的部分电路，正确选项应是B。 【例6】如图7，闭合开关时，发现电流表的指针没有偏转；某同学用一根导线将ac两点连接起来，闭合开关瞬间，电流表指针迅速偏转到最大；当他用这根导线将bd两点连接起来时，发现灯L1发光。则下列关于该电路存在的问题分析错误的是（ ） L1完好 B、L2开路 C、L3短路 D、L2情况无法判断 分析：闭合开关后，电流表指针没偏转，首先可确定此电路中有开路故障。用一根导线将ac两点连接起来，闭合开关瞬间，电流表指针迅速偏转到最大，说明开路故障没有出现在L3所在部分电路，同时说明L3被短路了；再用导线将bd两点连接起来时，L1发光，说明故障也不是L1所在部分电路，那么只有L2开路的可能了。综合上述分析，错误的选项应该是D。 2、 复杂电路故障类习题的分析判断 例4 （06大连）如图所示，闭合开关S时，灯泡L1、L2都不亮，用一根导线的两端接触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。则（ ）（导线检测法） 　　A．灯L1断路 　　B．灯L2断路 　　C．灯L2短路 　　D．开关S断路 分析：闭合开关S时，灯泡L1、L2都不亮，说明电路发生断路故障。用一根导线的两端接触a、b两点时两灯都不亮，说明断路故障发生在灯L2和开关上；接触b、c两点时，两灯都不亮；说明断路故障发生在灯L1和开关上；接触c、d两点时，两灯都亮，排除灯泡故障，说明开关S断路，故选D。 电流表、小灯泡的检测法与导线相似，电流表检测时要防止造成电源短路。 4、把两个小灯泡L1和L2、一个蓄电池、—个电键及若干导线组成串联电路。当闭合电键时，两个小灯泡均不发光。用电压表测量，发现灯L1两端有电压。若整个装置除了两个小灯泡以外，其余都完好，那么小灯泡不发光的原因可能是( ) A L1的灯丝断了。 B L2的灯丝断了。 C L1和L2的灯丝都断了。 D 以上三种情况都存在 分析：电压表并联在L1两端，有示数，说明除L1之外其他部分正常完好，因此，只有L1断路，等效于电压表直接连接电源两极。 5.如图5所示的电路，电源电压保持不变。电键S闭合时，发现只有两个电表的指针发生偏转，电路中的电阻R或灯L有一个出现了故障，则可能是 （ ）（2010年中考） A．电流表A示数为零，电阻R短路 B．电流表A示数为零，灯L断路 C．电压表V2示数为零，电阻R短路 D．电压表V2示数为零，灯L断路 分析：排除电表影响，L和R串联，因此，L和R均不能断路，否则只有V1有示数。排除BD；若R短路，则R相当于导线 ，V2无示数，选C 例3　在电学实验中，遇到断路时，常用电压表来检测。某同学连接了如图1所示的电路，闭合开关S后，发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是 ，则此电路的故障可能是（ ）(电压表检测法） A．开关S接触不良 　　B．小灯泡灯丝断了 　　C．d、e间出现断路 　　D．e、f间出现断路 分析：观察电路，灯泡和定值电阻串联，闭合开关S后，发现灯不亮，说明发生断路故障。用电压表测量时，表与被测元件并联，相当于在被测元件旁又使电流有了一条路径。若被测元件通路，由于电压表电阻很大，等效于开路，对电路无影响，其示数为零；若被测元件断路，电流不能从元件通过，只能从电压表通过，因电压表的电阻很大，这个电流很小，灯泡不亮，但电压表有示数，且近似等于电源电压。本题中电压表测得，说明电源可提供3V电压；说明a、d两点与电源两极相连的电路某处断开，说明故障在d、e两点之间且为断路。选择C。 二、动态电路分析与判断 动态电路分析题和电路故障分析题对学生有较高的能力要求，是初中学生物理学习过程中的难点。进行电路故障分析，要以电路动态分析能力作为基础，而电路故障分析又是电路动态分析的载体。 分析动态电路的一般思路是：根据引起电路变化的原因（开关通断、变阻器滑片移动、电路故障），分析判断电路中电阻的变化，根据欧姆定律分析电路中电流的变化（电流表示数变化），再根据欧姆定律变形式U=IR（或串并联电路电压特点）进一步判断电路中部分电路中电压的变化（电压表示数变化）或其它物理量的变化。 1、滑动变阻器滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化 （1）．串联电路中滑动变阻器滑片P的位置的变化引起的变化 [例1]如图1，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向左移动时，请你判断电流表和电压表示数的变化。 分析： P左移→R2减小→R总减小→I增大→表变大。 R1不变→IR1增大→U1增大→表变大。 判断表的变化还可以根据串联电路的电压特点来分析： R2减小→U2减小→U1增大→表变大。 [例2]如图2，当滑片P向左移动时，表和表将如何变化。 分析：首先要确定电路的类型，此电路属于串联电路呢还是并联电路。我们可以将电流表简化成导线，将电压表简化成断开的开关或干脆拿掉。此时可以容易地看出，这是一个串联电路。而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空，滑动变阻器变成了定值电阻，电流表测串联电路的电流，所以表示数不变。即：P左移→R1+R2不变→不变 在本电路中，电压表是测量R1和R2部分电阻之和的总电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据串联电路电压特点：表示数减小。 [例3]在如图3所示电路中，当闭合开关后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时 (A)电流表示数变大，灯变暗。 (B)电流表示数变小，灯变亮。 (C)电压表示数不变，灯变亮。 (D)电压表示数不变，灯变暗。 分析：将电流表等效为一根导线，可以看到电压表直接测量电源电压，因此当滑动变阻器的滑动片P向右移动时，电压表的示数将不会变化；而电阻R的阻值变大，小灯的电阻RL大小不变（注意：在初中阶段，小灯泡的电阻由于温度的影响引起的变化往往忽略不计），因此总电阻变大，电流变小，所以电流表示数变小。根据串联电路的电压特点分析，小灯两端的电压也将变小，小灯的功率P=ULI也将变小，所以小灯的发光将变暗。本题正确答案为D。 （2）．并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化 [例4]如图4，当滑片P向右移动时，表、表和表将如何变化？ 分析：测电源两端电压，测R1支路电流，测干路电流。并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压，故电压表V示数不变。由于并联电路各支路独立工作，互不干扰，滑动变阻器滑片P向右移动时，对R1这条支路没有影响，所以电流表示数不变。滑片P右移，R2变大，两端电压不变，故电流变小，干路中电流也随之变小，所以示数也会变小。 2、开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化 （1）．串联电路中开关的断开或闭合引起的变化 [例5]在如图5所示的电路中，将开关S闭合，则电流表的示数将______，电压表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。 分析：在开关尚未闭合前，电流表测量的是串联电路的电流值，由于此时电阻较大，故电流较小；开关S闭合后，电阻R2被局部短路，电路中的电阻只有R1了，因此电流表的示数将变大。 在开关尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。电压表测量R1两端的电压，开关S闭合后，电阻R2被局部短路，只有R1接入电路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表的示数将变大。 还可以根据U=IR来分析开关闭合后电压表的示数变化。 （2）并联电路中开关的断开或闭合引起的变化 [例6] 在图6中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当开关K断开时，电压表的示数将_____；电流表的示数将_____ (选填“增大”、“不变”或“减小”)。 分析：本题的难度首先在电路的识别，我们可以将电流表看作导线，将电压表拿去，就容易看出这个电路是“并”联电路。电流表串联在小灯L1的支路中，所以开关闭合时，电灯L1接入电路，电流表的示数从0变到有读数，应该选填“增大”。电压表并联在L2两端，也即测量电源电压，而且不受开关控制，所以电压表示数“不变”。 3、电路的故障引起电路中电学物理量的变化及故障原因分析 [例7]在图7中，当开关 K闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4伏。过了2分钟，电压表示数为0，经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，请分析造成这种情况的原因可能有：_____________________。 分析：电压表示数为0，其原因有三：1.电压表没有接好或电压表损坏；2.小灯L2短路；3.小灯L1断路。起先，电压表有示数，说明不存在原因1的情况。那么还有两种情况都是可能的。答案为：小灯L2短路；小灯L1断路。 [例8] 在如图8所示电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，产生这一现象的原因可能是 (A)灯L1短路。 (B)灯L2短路。 (C)灯L1断路。 (D)灯L2断路。 分析：这是一个并联电路。可以采用排除法。小灯L2短路，会导致电压表示数变小、电流表示数变大，且导致两灯都不亮；小灯L2断路，会导致电流表示数变0；小灯L1短路，也会导致两灯都不亮；一灯熄灭而电表示数都不变，只有小灯L1发生断路时才有此可能。本题正确答案为C。 [例9] 在图9所示的电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L1、L2都发光，—段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表Vl的示数变小，电压表V2的示数变大，则产生这一现象的原因是 (A)灯L1断路。 (B)灯Ll短路。 (C)灯L2断路。 (D)灯L2短路。 分析：应用“去表法”可以判断此电路是L1、L2组成的串联电路。 “—段时间后，其中的一盏灯突然变亮”排除了电路出现断路的情况，那么，故障现象只有发生短路了。电压表V2的示数变大，是小灯变亮的原因，且它测小灯L2两端电压，所以一定是小灯L2突然变亮；电压表Vl的示数变小说明小灯L1发生了短路。本题正确答案为B。 四、动态电路电功率问题的分析与计算 电功、电功率问题的分析和计算是目前中考的热点之一，也是学生答题的难点之一。这种题型把欧姆定律、串并联电路的规律及初中阶段电学仪器的应用和电功、电功率知识融合在一起，通过对这部分问题的训练和考查，有利于提高学生的物理思想、逻辑分析能力、表达能力及应用数学知识分析解决物理问题的能力。 常见电功、电功率类试题一般分为三类：第一类就是直接运用电功和电功率公式进行计算，譬如给你一个电能表在某段时间内消耗的电能（电功）计算电功率，或者根据用电器的铭牌信息计算该用电器在某段时间内消耗的电能；第二类是根据动态电路的电阻变化分析计算某用电器实际功率的变化，譬如小灯泡亮度的变化；第三类就是对动态电路进行计算。 解决电功率问题的一般思路：根据电路的连接状况分析电路的工作状态，根据各部分电路的已知条件分析寻找求解未知量所需的隐含条件，再依据欧姆定律、电功率的公式（包括变形式）列出代数式（方程、方程组）解答。 解决电功率问题的一般方法： （1）弄清引起电路状态发生变化的原因是开关的通断，还是滑动变阻器滑动引起变化。 （2）弄清电路各状态的连接方式和接入此电路的用电器，必要时画等效电路图。 （3）弄清电压表、电流表测的是哪部分电路的电压和电流。 （4）抓住电路中的不变量（如电源电压不变、电阻不变）或利用串并联规律列式求解。 解决电功率问题的关键：首先是分析清楚电路的状态，即需求解的部分电路中用电器个数及连接方式，其次是与该部分电路中用电器相关的已知条件包括隐含条件，第三是此电路中的不变量（如电源电压不变、电阻不受温度影响）等。 解决电功率问题思路的口诀：审题识电路，拆图标已知，建立关系式，给三能求九。就是说，审题的过程要将电压表去掉，将电流表当导线处理，看清属于哪一类电路，一般难题分成简单电路（单个用电器）电路、.串联电路和并联电路三类；在识别电路的同时，观察电路变化了几次，就有几种工作状态（一般考题中电路变化是利用开关的通断和滑动变阻器滑片的移动引起电路的变化），拆图标已知的含义是电路变化几次，就画几个等效电路草图，在图上标出已知条件，根据串、并联电路的特点建立关系式，也就是方程（组）。通常从等效电路图上已知条件密集处就是解题的切入点，一般情况下只要给出三个物理量就能求出九个物理量。这就是给三能求九。在完成上述的步骤之后，一般的电功率题就比较容易了。 例1：如图1所示电路，灯L上标有“12V 9W”字样，当开关S和S1都闭合，变阻器的滑片P移到a端时，灯恰好正常发光，电流表示数是1.25A，求： （1）变阻器的最大阻值是多少？ （2）当开关S闭合，S1断开，变阻器的滑片P移到b端时，灯消耗的功率是多少？ 分析思路：（1）①求滑动变阻器电阻值需知道变阻器此时两端电压和通过它的电流；②当开关S、S1都闭合时，P在a端，灯泡L与变阻器R1并联，电流表测干路电流；因为灯正常发光，找出隐含条件：灯、变阻器和电源两端电压都是12V；因为灯正常工作，可根据铭牌计算出通过灯的电流，再根据并联电路特点求出通过变阻器的电流。 ③根据欧姆定律推导式计算变阻器的阻值。 （2）①要求灯消耗的实际功率，需要知道此时灯两端的实际电压和通过的电流（或灯泡的电阻根据P=I2R计算）；②当开关S闭合，S1断开，变阻器的滑片P移到b端时，变阻器与灯L串联接入电路，且变阻器全部接入电路，电流表测串联电路电流；③根据灯的铭牌可求得灯丝电阻RL，因为电源电压为12V（已求得），可以计算此时电路中的电流I’,再根据欧姆定律推导式求出此时灯两端电压为U’L;④灯消耗的功率就为P=U’LI’ 解：（1）当开关都闭合时，P在a端，灯泡L与变阻器并联，灯正常发光 通过的电流： 因为灯L与变阻器直接并联到电源两端，所以： 变阻器最大值： （2）当开关S闭合，断开，滑片P滑到的b端时，灯L与串联。 灯的电阻： 串联后总电阻： 电路中的实际电流：，灯两端电压U’=IRL＝0.3A16Ω＝4.8V 灯的实际功率： 或 例2：在如图6所示的电路中，电源电压和灯泡电阻不变，电阻R1=12Ω，灯L标有“6V 12W”的字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R2上标有“2.5A”字样。 （1）只闭合S1，电流表的示数为0.6A，求电源电压； （2）当闭合S1、S2和S3，并将滑片P移到b端时，电流表的示数为1.2A，求滑动变阻器R2的最大阻值； （3）只闭合S2时，求电路总功率的最大值。 分析思路：（1）①只闭合S1时，灯L与R1串联，电流表测此电路电流，电压表测R1两端电压。②求电源电压即求出此时灯L和R1两端总电压，只要知道灯L的电阻和R1电阻值，即可根据U=IR计算它们的总电压即电源电压。③R1阻值已知，灯丝电阻可由灯的铭牌求出。 （2）①当闭合S1、S2和S3，并将滑片P移到b端时, 灯L被短路，R1与R2并联,R2全部接入电路，电流表测干路电流，电压表测电源电压。②求R2阻值，需知道R2两端电压和通过的电流。③电源电压已求得，则变阻器两端电压等于电源电压，R1阻值已知，可求此时通过R1的电流，根据给出的总电流和并联电路特点，求出通过R2的电流。 （3）①只闭合S2时，灯L与R2串联，电流表测此时电路中电流，电压表测R2两端电压。②求最大功率，就是要考虑在电流表、电压表和滑动变阻器安全的前提下，根据电路中的最大电流和最高电压来计算功率。③由于电源电压为9V，不超过电压表0～15V量程，所以电压表安全，考虑电流值时，要综合分析灯和变阻器允许通过的电流，从变阻器允许通过的电流是2.5A来看，即电路中的电流不允许超过2.5A，再从灯的铭牌来看，可计算出灯正常工作允许通过的电流是2A。④所以此时电路中允许通过的最大电流是2A，电压是9V，因此电路消耗的最大功率是18W。 解：（1）只闭合S1时，灯L与R1串联， 灯泡的电阻： 电源电压： （2）当闭合和时，灯L短路，R1与R2并联, 通过R1的电流： 滑动变阻器的最大阻值： （3）只闭合S2时，灯泡L与R2串联， 灯泡L的额定电流：为保护灯泡，电流 为保护电流表，电流 为保护滑动变阻器，电流 由此可得电路中的最大电流 电压表量程0～15V，电源电压9V，9V＜15V，电压表始终是安全的。 电路总功率的最大值 6、（2010年浦东新区中考模拟） 在图6所示的电路中，电源电压保持不变。闭合电键S，电路正常工作。过了一会儿，灯L熄灭，两电表指针发生同向偏转；另用一导线并联在L两端，均再无其他现象发生。若电路中只有一处故障，且只发生在L或R上，由此可以判断 ( ) A. 可能是R断路 B. 可能是R短路 C. 一定是L断路 D. 一定是L短路 1．如图2所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合后，只有一只灯泡发光，且电压表V的示数为6V，产生这一现象的原因可能是（ ） 　A．灯L1处短路 　B．灯L2处短路 　C．灯L1处断路 　D．灯L2处断路 2．如图3所示，当开关S闭合时，发现电流表指针偏转，电压表指针不动。该电路的故障可能是（ ） A．灯L1的接线短路 B．灯L2的接线短路 C．灯L1的灯丝断了 D．灯L2的灯丝断了 电 路 故 障 灯泡 短路 原因：接线柱碰线 现象：灯泡不亮 断路 原因 接线柱接触不良 灯丝烧坏（断） 现象：灯泡不亮 电压表 短路 原因：接线柱碰线 现象：电压表无示数 断路 原因：接线柱接触不良或损坏 现象：电压表无示数 与用电 器串联 原因：与电压表并联的用电器断路 现象 电压表示数几乎等于电源电压 电路电流几乎为0不能使用电器正常工作 电流表 短路 原因：接线柱碰线 现象：电流表示数为0 断路 原因：接线柱接触不良，或电流表已烧坏 现象：电流表无示数 滑变 短路 原因 接线柱错接“一上，一上” 闭合开关前没有调节滑片p位于“阻值最大处” 现象：起不到保护作用，电路电流很大 断路 原因：接线柱接触不良或烧坏 现象：整个电路被断开 接法错误，连入电阻最大并不改变 原因：接“一下，一下” 现象：阻值不变，较大 开关 短路：不存在，相当于开关闭合 断路：相当于开关断开 照明电路的故障及判断方法 1. 常见的故障 （1）断路：如灯丝断了，灯座、开关、挂线盒断路，熔丝熔断或进户线断路等。断路会造成用电器无法用电工作。 （2）短路：如接在灯座两个接线柱上的火线和零线相碰，插座内两根接线相碰。短路会把熔丝熔断而使整个照明电路断电，严重者会烧毁线路引起火灾。 （3）过载：电路中用电器的总功率过大或单个用电器的功率过大。产生的现象和后果同短路。 （4）接触不良：如灯座、开关、挂线盒接触不良，熔丝接触不良，线路接头处接触不良等。这样会使电灯忽明忽暗，用电器不能连续工作。 （5）连接错误：如插座的两个接线柱都接在火线或零线上，开关接在主线中的火线上，用电器串联接在电路中等。 2. 检修故障的一般方法 （1）检修断路：先用测电笔检查总闸刀开关处，如有电，再用校火灯头（一盏好的白炽灯，在灯座上引出两根线就成为校火灯头）并联在闸刀开关下的两个接线柱上。如灯亮，说明进户线正常（如灯不亮，说明进户线断路，修复进户线即可）。再用测电笔检查各个支路中的火线，如氖管不发光，表明这个支路中的火线断路，应修复接通火线。如果支路中的火线正常，则再用校火灯头分别接到各个支路中，哪个支路的灯不亮，就表明这个支路的零线断路了，需要修复。 （2）检修短路：先取下干路熔断器的盒盖，将校火灯头串接入熔断器的上下两端，如灯亮，表明电路中有短路。同样，在各个支路开关的接点用上述方法将校火灯头串接进去，哪个支路的灯亮，就表明这个支路短路了，只要检修这条支路就能解决问题。 例1. 有一幢楼房，突然发生停电事故，经检查，保险丝已熔断，已排除用电器过多这一原因，那么有经验的电工师傅检修时，他最先考虑并重点检查的是下列哪个部件？（） A. 灯泡 B. 开关 C. 插座 D. 导线 分析：若用电器不过载，则电路中只有短路使电流过大。而灯泡与导线短路的可能性不大，且开关不会引起电路短路，所以只有插座短路的可能性最大。故选（C）。 例2. 物理小组的同学们练习安装照明电路，接通电源之前，老师将火线上的保险丝取下，把一个额定电压为220V的灯泡作为检验灯泡连接在原来安装保险丝的位置，同时要求同学们将电路中所有开关都断开，用这种方法可以检查电路中是否有短路。在接通电源后，下列说法中正确的是（） A. 若检验灯泡正常发光，表明电路连接无误 B. 若检验灯泡不亮，但将某一个用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光，表明这个开关的两端直接连到了火线和零线上 C. 若检验灯泡不亮，但将某一个电灯的开关闭合后，这个电灯和检验灯泡都能发光，只是亮度不够，这表明电路中出现了短路现象 D. 不论电路中用电器的开关是闭合还是断开，检验灯泡均不发光，这表明电路中有短路 分析：题中保险丝换成了灯泡，并把所有用电器的开关都断开，正常情况下应该没有电流通过灯泡。如果灯泡发光，说明有短路现象。如果闭合某一开关，检验灯泡不亮，说明电路断路。若闭合某一个电灯的开关后这个电灯和检验灯泡都能发光，只是亮度不够，表明电路中的电灯能正常工作，电灯所在的电路为通路。故选（B）。 例3. 某人家里只开一盏电灯，其它用电器都不用，为了看电视，他在电视机开关闭合之前将电视机的两脚插头插入两孔插座中，结果电灯立即熄灭，经检查灯泡是好的，保险丝烧断，则产生这种现象的原因是（） A. 电视机已损坏 B. 电视机的插头内有短路 C. 两孔插座内原来已经短路了 分析：家里开着一盏电灯，说明原来的电路是好的，如果两孔插座内原来就已经短路，电灯不可能发光，（C）错误。 电视机的开关未闭合，说明电视机的电路未接通，电视机不可能损坏，因此（A）可以排除。 将电视机的两脚插头插入两孔插座中，电灯立即熄灭，保险丝烧断，由此可以判断电视机的两脚插头内有短路，选（B）。