電路故障分析

周繼利

無論是電學(xué)實驗還是家庭生活，都可能發(fā)生電路故障.由于電路故障分析涉及電路連接?電路狀態(tài)?電路保護(hù)裝置的作用?試電筆的使用等諸多知識的綜合運(yùn)用，所以，要對電路故障作出快速準(zhǔn)確的分析判斷，不僅要具備扎實全面的基礎(chǔ)知識，還要具有嚴(yán)謹(jǐn)縝密的邏輯思維.盡管故障分析要求較高，但只要我們積極思考，勤于總結(jié)，就會發(fā)現(xiàn)并把握其中的規(guī)律，為電學(xué)知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打好基礎(chǔ).

一?實驗電路故障分析

實驗電路常見故障有短路?斷路?關(guān)鍵元件連接錯誤三類.實驗電路故障分析的思路及方法是:

1. 確定電路結(jié)構(gòu)，即用電器之間的串?并聯(lián)關(guān)系及其與其他元件之間的連接關(guān)系.

2. 確定各電表的作用.

3. 針對故障點現(xiàn)象表現(xiàn)，結(jié)合電表的示數(shù)?燈泡亮度和電路特點作出正確判斷.

例1 在圖1所示電路中，電源電壓不變，閉合開關(guān)后，燈都發(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(shù)都不變.產(chǎn)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

分析:由圖1可知L1?L2并聯(lián)，電流表測量流過L2的電流，電壓表測路端電壓.電流表的示數(shù)不變，說明L2正常工作，則突然熄滅的燈必為L1.電壓表的示數(shù)不變，則并聯(lián)電路沒有短路，所以L1熄滅的原因只能是斷路.選C.

例2 下頁圖2所示的電路中，電源電壓為6 V，當(dāng)開關(guān)閉合后，只有一只燈泡發(fā)光，且電壓表的示數(shù)為6 V.產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是().

A. 燈L1短路B. 燈L2短路

C. 燈L1斷路D. 燈L2斷路

分析:由圖2可知L1與L2串聯(lián)，電壓表測L1兩端的電壓.當(dāng)開關(guān)閉合后，L1兩端電壓等于電源電壓，說明L2沒有分壓.在串聯(lián)電路中，L2沒有分壓，只能是被短路了.選B.

例3 張宏與同學(xué)們按圖3所示電路做“測小燈泡的額定功率”實驗.連接好電路，當(dāng)閉合開關(guān)時，電路中出現(xiàn)了一些不正?，F(xiàn)象.請你根據(jù)出現(xiàn)的現(xiàn)象，幫助他們找出錯誤的原因，并按要求填寫在下列橫線上.

(1)小燈泡較暗，滑動變阻器滑片移動時不能改變小燈泡的亮暗程度，可能在連接電路時把滑動變阻器的_______(填“兩個上接線柱”或“兩個下接線柱”)連入了電路中.

(2)小燈泡不亮，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)為4.5 V，可能是小燈泡處_______(填“短路”或“斷路”).

(3)小燈泡不亮，電流表的示數(shù)為0.45 A，電壓表的示數(shù)為零，可能是小燈泡處_______(填“短路”或“斷路”).

分析:(1)滑動變阻器的接線柱只有“一上一下”接入電路時，才能改變接入電路的電阻.該實驗電路中，滑動變阻器與小燈泡串聯(lián)，其滑片移動時不能改變小燈泡的亮度，說明變阻器沒有起到變阻作用，接線柱連入錯誤.此時小燈泡較暗，說明滑動變阻器作為定值電阻接入了電路.所以，可能是把滑動變阻器的兩個下接線柱連入了電路中.

(2)小燈泡不亮，電流表的示數(shù)為零，則可能是該串聯(lián)電路斷路或小燈泡?電流表同時被短路;電壓表的示數(shù)為4.5 V，不僅排除了短路的可能性，還說明電壓表的正?負(fù)接線柱與電源兩極是相通的，故只能是在小燈泡處斷路.

(3)電流表的示數(shù)為0.45 A，電路接通狀態(tài)下小燈泡不亮，說明小燈泡處短路.電壓表的示數(shù)為零，進(jìn)一步證明了結(jié)論的正確性.

二?家庭電路故障分析

家庭電路故障有斷路?保護(hù)裝置動作(包括保險絲熔斷?空氣開關(guān)跳閘等)兩類.家庭電路故障分析的方法有:

1. 用試電筆判斷.在斷路情況下，若兩相鄰測試點一個可使氖管發(fā)光而另一個不能，則電路斷路點就在兩相鄰測試點之間;若室內(nèi)測試點均不能使氖管發(fā)光，則進(jìn)戶火線一定斷路;若室內(nèi)測試點均能使氖管發(fā)光，則進(jìn)戶零線一定斷路.

2. 導(dǎo)致保護(hù)裝置動作的原因有短路?用電器總功率過大?零線與地線接反三種.若有大功率用電器在工作，使保護(hù)裝置動作，可能是家庭電路總功率過大;若由于某支路的接入使保護(hù)裝置動作，可能是該支路短路;若無論是否使用三孔插座的接地孔，保護(hù)裝置均動作，可能是零線與地線接反.

3. 可以用“校驗燈”(在火線上保險絲處接入一個白熾燈)判斷家庭電路的短路?斷路.

例4 如圖4所示，當(dāng)開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)電燈L不亮.用試電筆測試c?d兩點時，氖管都發(fā)光;測試a?b兩點時，只有a點氖管發(fā)光.則故障可能是().

A. 火線與零線短路 B. a?d之間某處斷路

C. b?c之間某處斷路D. 電燈的燈絲斷了

分析:試電筆可辨別零線和火線，用它判斷家庭電路故障方便快捷，是電工必備工具.開關(guān)閉合后，燈L不亮，則電路一定存在故障.如果是短路，則保護(hù)裝置必定動作，電路就要與電源斷開，電路中b?c?d任何位置都不可能使試電筆氖管發(fā)光.而用試電筆測a?c?d點時，氖管均發(fā)光，不僅說明故障只能是斷路，也說明a?c?d點均與火線相通;b點不能使氖管發(fā)光，說明b點與火線不相通，可見斷開點在b?c之間.答案為C.

例5 暑期，徐延同學(xué)家新裝了一臺3 kW的空調(diào)機(jī)，試用了一會兒，家中突然停電，檢查發(fā)現(xiàn)是空氣開關(guān)跳閘了.導(dǎo)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(diào)機(jī)內(nèi)部斷路D. 控制空調(diào)機(jī)的開關(guān)短路

分析:空氣開關(guān)跳閘了，說明家庭電路電流過大，可能是由于短路或電路中用電器的總功率過大引起的.A?C只能引起斷路，D只能使空調(diào)開關(guān)失去控制，不會導(dǎo)致電流過大.故答案為B.

例6 虛心的小明向電工師傅求教:用“校驗燈”怎么判斷家庭電路故障呢?電工師傅就去掉了他家的保險絲，在這個位置接上一個完好的標(biāo)有“220 V 40 W”的白熾燈L(如圖5).請你根據(jù)下列現(xiàn)象對故障原因作出判斷.

(1)若所有開關(guān)都沒有閉合，L就已經(jīng)正常發(fā)光，則故障原因是_______.

(2)若只閉合開關(guān)S1，L正常發(fā)光，L1不發(fā)光，則故障原因是_______.

(3)若只閉合開關(guān)S2，L?L2均不發(fā)光，則故障原因是_______.

分析:(1)所有開關(guān)都沒有閉合，L就已經(jīng)正常發(fā)光，可見電路已經(jīng)接通，說明小明家的火線與零線間短路了.(2)只閉合開關(guān)S1，L正常發(fā)光，L1不發(fā)光，說明與L串聯(lián)的L1沒有分壓，故L1短路.(3)只閉合開關(guān)S2，L?L2均不發(fā)光，可見電路沒有接通，說明L2處斷路.

練習(xí)

1. 在按照圖6電路做“測定小燈泡的功率”的實驗時，電源電壓為4.5 V.程躍和他的同學(xué)在實驗過程中出現(xiàn)了以下問題，請你幫助他們逐一解答.

(1)程躍剛連接完最后一根導(dǎo)線，立即看到燈泡發(fā)出明亮的光.在一旁觀察的林雨一驚，提醒程躍實驗中有問題.程躍想，我的實驗連線沒有出問題啊!請你幫助程躍找出實驗中兩個操作不當(dāng)之處:

①_______;

②_______.

(2)小靜同學(xué)使用電表時，指針出現(xiàn)如圖7所示的情況，則前者原因可能是_______，后者原因可能是_______.

(3)當(dāng)閉合開關(guān)時，還有幾位同學(xué)連接的電路中出現(xiàn)了不正常的現(xiàn)象(見下表)，請你參考下列選項，把表中空白部分補(bǔ)充完整(只需要填選項代號).

A. 電路中e? f間斷路

B. 電路中e? f間短路

C. 可能是滑動變阻器斷路

D. 滑動變阻器連入電路中的電阻太小

2. 小明同學(xué)家里的幾盞燈都不亮了，檢查保險絲沒有熔斷，用試電筆測室內(nèi)各處電路時，氖管均發(fā)光.小明對故障做了下列幾種判斷，其中正確的是().

A. 燈泡全部燒壞

B. 室內(nèi)線路某處短路

C. 進(jìn)戶線零線斷路

D. 進(jìn)戶線火線斷路

參考答案: 1. (1)①連接電路過程中開關(guān)沒有斷開②沒有使滑動變阻器的阻值最大(2)電流表量程選擇過小電壓表正?負(fù)接線柱接反了(3)從上到下選ADCB2. C

責(zé)任編輯程哲