电路故障类型及原因分析
山西省新绛县席村学校 申新会
一、短路与断路现象分析
电路故障类型,主要有两种,短路和断路.
短路,又分为电源短路和用电器短路两种.
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.导致电路中电流过大,从而烧坏电源.这种情况是绝对不允许的.
电源短路,如图两种情况,一种是开关闭合,导线直接接到电源两极上；另一种是开关闭合,电流表直接接到了电源两极上.
2、用电器短路,指的是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.这种情况一般不会造成较大的破坏.
用电器短路,从实验的角度给学生做如图所示的实验,学生观察到：闭合开关,灯泡L1、L2发光,当用一根导线并接到A、B两点之间,灯泡L2熄灭,灯泡L1变亮.事实告诉同学们,此时灯泡L2中没有电流流过,电流从电源正极流到A点后,只经过导线流到B点,再流过L1,回到电源负极.
将这一现象上升到理论就是：从同一起点A到同一终点B,如果存在多条可能的通路,但其中有一条是导线,则电流只流经导线,不通过其他任一通路.这种现象表现出了自然界“最经济的原理”.
断路,指电路断开的情况,可能是由于接触问题或者电流过大把用电器烧毁引起的.
二、电路故障模拟实验
如图所示,灯泡L1和灯泡L2串联在电路中,为了帮助同学们理解故障原因,分别做以下四个模拟实验：
实验一：模拟灯L1短路的情形,取一根导线并接到L1的两端,闭合开关,观察到灯L2发光,且亮度变亮,电流表示数变大,电压表无示数（被短路）；
实验二：模拟灯L1断路的情形,将灯L1从灯座上取下来,闭合开关,观察到灯L2熄灭,电流表无示数,电压表示数变大,为电源电压；
实验三：模拟灯L2短路的情形,取一根导线并接到L2的两端,闭合开关,观察到灯L1亮度变亮,电流表示数变大,电压表示数变大；
实验四：模拟灯L2断路的情形,将灯L2从灯座上取下来,闭合开关,观察到灯L1熄灭,电流表无示数,电压表也无示数.
三、判断故障的方法
使用电压表、电流表、小灯泡、导线等都可以判断故障所在,以下举例说明.
方法一、电压表检测法
例1 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（ ）
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.
方法二、导线检测法
例2（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（ ）
A．灯断路
B．灯断路
C．灯短路
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.
四、典型练习题
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．灯处短路
B．灯处短路
C．灯处断路
D．灯处断路
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．灯的接线短路
B．灯的接线短路
C．灯的灯丝断了
D．灯的灯丝断了
3．在图4所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S后,灯、都发光.一段时间后,其中一盏灯突然熄灭,而电流表、电压表的示数不变,产生这一现象的原因可能是（ ）
A．灯短路
B．灯短路
C．灯断路
D．灯断路
（以上3道练习题的答案分别是：B、A、D）