一、電路故障及其種類：

1、電路故障：電路連接完成后，閉合開關通電時，發(fā)現(xiàn)整個電路或者部分電路無法正常工作的現(xiàn)象叫電路故障；

2、電路故障類型，主要有兩種，短路和斷路。

斷路原因：元件損壞、接觸不良

短路：分為電源短路和局部短路兩種。

   1電源短路:指電流不經(jīng)過用電器而直接從電源的正極回到負極。

  電源短路，有如下圖兩種情況，一種是開關閉合，導線直接接到電源兩極上；另一種是開關閉合，電流表直接接到了電源兩極上。導致電路中電流過大，從而燒壞電源或者電流表。這兩種情況都是絕對不允許的。

2局部短路:指的是串聯(lián)的多個元件（含用電器、電表、開關）中的一個或多個（當然不是全部）在電路中不起作用（無電流通過該元件），這種情況通常是由于接線的原因或者電路發(fā)生故障引起的，一般不會造成較大的危害。根據(jù)短路元件的不同又分為：用電器短路、電表短路、開關短路幾種。

注意：在并聯(lián)電路中，一旦用電器短路，同時就會造成電源短路。

3、家庭電路的電路故障：

 家庭電路的故障是?？嫉念}型之一，家庭電路常見故障有四種：斷路、短路、過載和漏電。

   斷路 電燈不亮，用電器不工作，表明電路中出現(xiàn)斷路。斷路時電路中無電流通過，該故障可用測電筆查出。

   短路 短路就是指電流沒有經(jīng)過用電器而直接構成通路。發(fā)生短路時，電路中的電阻很小，電流很大，保險絲自動熔斷。若保險絲不合適，導線會因發(fā)熱，溫度迅速升高，而引發(fā)火災。

   過載 電路中用電器總功率過大，導致通過導線的總電流大于導線規(guī)定的安全電流值。出現(xiàn)這種情況輕者導致用電器實際功率下降；重者導線會因過熱而引發(fā)火災。

   漏電 如果導線外層或用電器的絕緣性能下降，則有電流不經(jīng)用電器而直接“漏”入地下，漏電會造成用電器實際功率下降，也能造成人體觸電。使用漏電保護器能預防漏電的發(fā)生。

 

  例1 小明晚上做功課，把臺燈插頭插在書桌邊的插座上，閉合臺燈開關，發(fā)現(xiàn)臺燈不亮。為了找出故障原因，小明把臺燈插頭插入其他插座，發(fā)現(xiàn)臺燈能正常發(fā)光，用測電筆插入書桌邊的插座孔進行檢查，發(fā)現(xiàn)其中一個孔能使測電筆的氖管發(fā)光，故障原因可能是（   ）

A．進戶線火線上的熔絲燒斷   B．進戶線零線斷了

C．書桌邊的插座與零線斷開   D．書桌邊的插座與火線斷開

 點撥：家庭電路中的兩根電線，一根是火線，另一根是零線，它們間的電壓是220V。正常情況下，零線與大地之間無電壓，火線與大地之間電壓是220V。測電筆的氖管只要發(fā)光，就表明它接觸的是火線。這樣可排除選項中的A、D，再根據(jù)把臺燈插頭插入其他插座，臺燈能正常發(fā)光，可排除B。故選C。

例2 暑期，徐延同學家新裝了一臺3kW的空調機，試用了一會兒，家中突然停電，檢查發(fā)現(xiàn)熔絲斷了。導致上述故障的原因可能是(   )

A．插頭和插座接觸不良  B．電路中用電器的總功率過大

C．空調機內部斷路      D．控制空調機的開關短路

 點撥：熔絲斷了，只可能有兩個原因：短路和過載。選項A、C都是電路中出現(xiàn)斷路，不會造成熔絲熔斷。選項D開關短路，不是電路短路，只會造成開關常閉。選項B中用電器的總功率過大，導致通過熔絲的總電流大于熔絲的熔斷電流，使熔絲熔斷。  答案：B

 

  例3 小亮在開著空調的書房里復習功課，媽媽在廚房忙著做晚飯，當她把電飯煲的插頭插入插座時，家里的空氣開關就“跳閘”了，原因可能是電飯煲插頭內部發(fā)生了（    ），導致電路中（    ）過大，引起“跳閘”。

 

  點撥：空氣開關在電路中發(fā)生短路、過載、欠壓（電壓過低）等異常情況時能自動切斷電路。從本題情況看，空氣開關“跳閘”只可能是短路引起的。答案：短路；電流

 

  例4 暑期持續(xù)的“桑拿天”，居民家里的空調、電扇都閑不住，導致電路火災時有發(fā)生，火警電話不斷，消防車拉著警笛呼嘯而出，趕往火災現(xiàn)場。調查發(fā)現(xiàn)，起火原因如出一轍：電線超負荷使電線內的金屬導線發(fā)熱引燃了外面的絕緣皮。根據(jù)學過的物理知識回答：

  （1）“超負荷”是指電路中的（        ）過大（選填“電流”或“電阻”）。

  （2）使火災發(fā)生的理論依據(jù)是（                                             ） 。

（3）請你提出一條預防這種火災發(fā)生應采取什么措施（                           ） 。

點撥：電線超負荷是生活用語，它實際就是指物理中的過載，是由電路中電流過大引起的。物理中為研究問題的方便，一般忽略導線的電阻，這是一種理想化的方法。但家庭電路中導線的電阻是不能忽略的，當電路中電流過大時，根據(jù)發(fā)熱功率的公式：P =I2R（R為輸電線的電阻），單位時間內產(chǎn)生的熱量就多，從而引發(fā)火災。要預防這種火災，就可以從用電器和輸電線兩個方面考慮。 答案：(1)電流。(2)電流越大，根據(jù)發(fā)熱功率的公式：P =I2R（R為輸電線的電阻），單位時間內產(chǎn)生的熱量就多。（3）大功率的用電器交叉使用；換用橫截面積較大（或較粗）的輸電線；做好電路的散熱工作。

 

 

二、電路故障模擬實驗

   如圖所示，燈泡L1和燈泡L2串聯(lián)在電路中，為了幫助同學們理解故障原因，分別做以下四個模擬實驗：

 

   實驗一：模擬燈L1短路的情形，取一根導線并接到L1的兩端，閉合開關，觀察到燈L2發(fā)光，且亮度變亮，電流表示數(shù)變大，電壓表無示數(shù)（被短路）；

   實驗二：模擬燈L1斷路的情形，將燈L1從燈座上取下來，閉合開關，觀察到燈L2熄滅，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)變大，為電源電壓；

   實驗三：模擬燈L2短路的情形，取一根導線并接到L2的兩端，閉合開關，觀察到燈L1亮度變亮，電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變大；

   實驗四：模擬燈L2斷路的情形，將燈L2從燈座上取下來，閉合開關，觀察到燈L1熄滅，電流表無示數(shù)，電壓表也無示數(shù)。

   三、電路故障的判斷方法:

使用電壓表、電流表、小燈泡、導線等都可以判斷故障所在，檢測其它電路故障方法：

（一）．將完好的用電器與被測電路并聯(lián)。（針對串聯(lián)電路中的斷路故障）

1．用電器正常工作。說明：被測電路上發(fā)生斷路。

2．用電器不能工作。說明：未測電路上發(fā)生斷路。

 

（二）．用導線與被測電路并聯(lián)。（針對串聯(lián)電路）

1．未測電路正常工作。說明：被測電路上發(fā)生斷路。

2．未測電路不能工作。說明：未測電路上發(fā)生斷路。

 

解析：如右圖1開關s閉合時，

①兩燈都不發(fā)光，當把導線接AB兩點時，若L2燈發(fā)光，說明可能是L1燈斷路，也可能是開關、電源處斷路；

若L2不發(fā)光，說明可能是L2燈斷路，也可能是開關電源處斷路。同理導線接BC兩點時和這類似，只不過是把L2換成L1。

②兩燈有一個發(fā)光，說明電路中出現(xiàn)了短路。

 

（三）．利用電流表

1．對于電路中原有的電流表示數(shù)變化情況分析。

（1）示數(shù)增大。

說明：電路（或支路）中部分用電器被短路。（所有用電器都被短路，則電流表燒毀）

（2）示數(shù)減小。

說明：①電路（或支路）中發(fā)生斷路。②電流表壞了。

（3）示數(shù)不變。

說明：除電流表所在支路以外的其它支路上發(fā)生斷路。（針對并聯(lián)電路）

 

2．將電流表與被測電路并聯(lián)分析。（針對串聯(lián)電路）

（1）有示數(shù)。說明：被測電路上發(fā)生斷路。

（2）無示數(shù)。說明：未測電路上發(fā)生斷路。

 

（四）．利用電壓表。

1．對于電路中原有的電壓表示數(shù)變化情況分析。

（1）示數(shù)增大。說明：未與電壓表并聯(lián)的用電器被短路。

（2）示數(shù)減小。說明：①與電壓表并聯(lián)的被測電路上發(fā)生短路。

                     ②電壓表與電源正負極間發(fā)生斷路。

                     ③電壓表壞了。

（3）示數(shù)不變。說明：除電壓表所在支路以外的其它支路上發(fā)生斷路。

2．將電壓表與被測電路并聯(lián)分析。

（1）有示數(shù)。說明：電壓表與電源正負極間是通路的。

（2）無示數(shù)。說明：①與電壓表并聯(lián)的被測電路上發(fā)生短路； ②電壓表與電源正負極間發(fā)生斷路

解析：如右圖所示的電路中，閉合開關后，①若兩燈都不發(fā)光，電壓表示數(shù)很大，電流表示數(shù)為零，說明是L1斷路。②若有一個燈發(fā)光，電壓表示數(shù)為零，電流表有示數(shù)，說明是L1短路。

 

以下舉例說明：

方法一、電壓表檢測法

  例1 在電學實驗中，遇到斷路時，常用電壓表來檢測。某同學連接了如圖1所示的電路，閉合開關S后，發(fā)現(xiàn)燈不亮，為檢查電路故障，他用電壓表進行測量，結果是，則此電路的故障可能是（    ）

  A．開關S接觸不良   B．小燈泡燈絲斷了

 C．d、e間出現(xiàn)斷路  D．e、f間出現(xiàn)斷路

 分析：觀察電路，燈泡和定值電阻串聯(lián)，閉合開關S后，發(fā)現(xiàn)燈不亮，說明發(fā)生斷路故障。用電壓表測量時，表與被測元件并聯(lián)，相當于在被測元件旁又使電流有了一條路徑。若被測元件通路，由于電壓表電阻很大，等效于斷路，對電路無影響，其示數(shù)為零；若被測元件斷路，電流不能從元件通過，只能從電壓表通過，因電壓表的電阻很大，這個電流很小，燈泡不亮，但電壓表有示數(shù)，且近似等于電源電壓。本題中電壓表測得，說明電源可提供3V電壓；，說明a、d兩點與電源兩極相連的電路某處斷開，，說明故障在d、e兩點之間且為斷路。選擇C。

電壓表有示數(shù)說明：

eq \o\ac(○,1)1______________________________________

eq \o\ac(○,2)2______________________________________

方法二、導線檢測法

  例2 如圖所示，閉合開關S時，燈泡L1、L2都不亮，用一根導線的兩端接觸a、b兩點時兩燈都不亮；接觸b、c兩點時，兩燈都不亮；接觸c、d兩點時，兩燈都亮。則（    ）

 

A．燈斷路  B．燈斷路   

C．燈短路  D．開關S斷路

 分析：閉合開關S時，燈泡L1、L2都不亮，說明“無流”，電路發(fā)生斷路故障。用一根導線的兩端接觸a、b兩點時兩燈都不亮，說明斷路故障發(fā)生在燈L2和開關上；接觸b、c兩點時，兩燈都不亮；說明斷路故障發(fā)生在燈L1和開關上；接觸c、d兩點時，兩燈都亮，排除燈泡故障，說明開關S斷路，故選D。

 注意：電流表、小燈泡的檢測法與導線相似，電流表檢測時要防止造成電源短路。

 

四、根據(jù)現(xiàn)象判斷電路故障的口訣：

1．串聯(lián)電路中：無流斷有壓，有流短無壓。

2．并聯(lián)電路中：獨斷單支停，一短全局輸。

3. 家庭電路中：斷在明滅間，短在后通點。