短路与断路现象分析

1一、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，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2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）3A．灯接线短路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）电路中电流电压变化的分析电路的结构分析：电路的结构分析的主要任务是分析组成电路的各元件间的串并联关系，并能画出串联和并联关系的简化电路图。首先应明确“串联”、“并联”的意义，如果电路中的同一电流依次流经各电路元件，这些电路元件就是串联的；如果电流从某一点开始分别流经不同元件后又汇合在一点，这些元件就是并联的，由此可根据电流的走向分析元件间串并联关系。另外在识别电路时，电流表相当于导线，电压表相当于断路去掉。电路的动态分析：电路的动态分析的主要任务是分析电路中各元件电流和电压的变化。（1）首先要进行电路结构分析了解各元件间的串联、并联关系，弄清各电表测的是哪段电路的哪个物理量，弄清变阻器电阻变化的情况等。（2）处理好部分和整体的关系、阻值变化与阻值不变部分之间的关系，一个电阻的变化可以引起电路中一系列电学量的变化，分析有关电学量的变化时要注意整体与部分、干路与支路的联系。最常见的分析思路是，由部分电路电阻的变化推断电路总电阻的变化，再由欧姆定律讨论总电流的变化电压对于定值电阻常用分析，对变化的电阻常用（U总常为电源电压，为定值电阻）来分析。例1：如图所示，电源电压不变，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表的示数，电压表的示数，电压表的示数。解：首先根据电路连接情况判断该电路是串联电路。下面判断电路中的电流和电压的变化。（1）观察滑动变阻器的变化；【向左移动变小】4（2）推断电路总电阻（）的变化；【变小】（3）判断电路中电流的变化（为电源电压不变）；【变大】（4）判断各部分电路电压的变化，先判断定值电阻的电压变化【变大】、后判断滑动变阻器电压的变化（）【变小】例2如图所示，电源电压不变，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列判断正确的（）A．三只电表的示数都变大B．、示数变小，的示数不变C．三只电表的示数都变小D．表的示数变小，、表示数不变解：首先根据电路连接情况判断该电路是并联电路，接着判断电路中的电流和电压的变化，表并联在两端，测两端电压也是电源电压，因电源电压不变，所以的示数不变。（1）观察滑动变阻器的变化；【向左移动变大】（2）判断支路电流的变化：定值电阻的电流不变（）【不变，即不变】，滑动变阻器电流的变化（）【变大，则滑动变阻器的电流即变小】