电路故障分析

王海燕

电路故障分析能够综合考查电路识别、电流表、电压表、电路中的规律等知识，也能考查学生解决实验中可能遇到的实际问题的能力，是考试中必不可少的题型。电路故障常见的情况是断路和短路，可以用电压表、小灯泡、电流表、导线来检验。下面以只存在一处故障为例说明故障判断的方法。

一、断路的判断

1.断路出现的现象。断路最显著的特征是电路中无电流（电流表无读数），且用电器不工作（如灯不亮），电压表读数接近电源电压（或电压表示数较大）。如果发现这种情况，则电路发生了断路。

2.判断的具体方法。首先判断电路各元件的连接方式。然后根据具体情况选用以下四种方法进行判断。

（1）电压表检测法。操作：把电压表分别与某段电路两接线柱之间的部分并联；判断：若电压表有示数且示数较大（常表述为等于或接近电源电压），则与电压表并联的部分电路出现断路（电源除外）。说明：电压表有较大读数，说明电压表的两接线柱到电源正负极的路径是通路，因此断路的部分只能是和电压表并联的那部分电路。

图1例1.（2014·泰安）小强同学在探究串联电路电流规律的实验中，按如图1所示连接好电路，闭合开关S后，观察实验，两灯均不发光。为检测出电路故障，他做了以下操作：将电压表接到b、c两点，观察电压表、电流表均无示数；将电压表接到a、b两点，观察电压表有明显示数，而电流表示数几乎为零。则电路故障可能是（ ）

A.灯L2断路 B.灯L2短路

C.电流表烧坏了 D.灯L1断路

解析：观察电路图，灯L1、L2组成串联电路；“闭合开关S后，两灯均不发光”，且电流表始终无示数，说明电路故障为断路；“将电压表并联在b、c两点，电压表无示数”，说明电压表的两接线柱不能与电源正负极相连。即路径：b—L1—a—电流表—电源正极和路径：c—电源负极的路径上出现断路；“将电压表接到a、b两点，观察电压表有明显示数”，说明电压表的两接线柱与电源正负极接通。即路径：a—电流表—电源正极和路径：b—L2—c—开关—电源负极是通路。

结论：灯L1断路。故选D。

点评：整个电路处于断路时，电路中没有电流，用电器不工作，其两端电压为零，电压表示数应该为零，为什么电压表示数较大呢？是因为电压表通过了其他路径连接到电源两端，因此电压表测出的电压近似等于电源电压。

还应该知道的常识是，电流表电阻较小，在电路中可以近似认为相当于导线；电压表电阻较大，通过其电流太小，不足以使用电器工作，可以近似认为用电器处于断路状态。提高解决此类问题的能力，平时还要多做实验，多试一试，多积累这方面的经验。

图2例2.（2014·包头）如图2所示电路，开关S闭合后，若L1的灯丝突然烧断，会发生的现象是（ ）

A.L1、L2、L3均熄灭，电压表、电流表示数均为零

B.L1、L2均熄灭，L3仍发光，电压表、电流表示数均变大

C.除L1不亮外，其余一切无任何变化

D.L1、L2、L3均熄灭，电压表示数变大，电流表示数几乎为零

解析：依据电路图，灯L1、L2、L3组成串联电路。“若L1的灯丝突然烧断”，说明电路断路，电流表示数为零；根据串联电路的特点，各用电器之间互相影响，一个用电器不工作其余用电器也不能工作，所以L1、L2、L3均熄灭。依图可知：如果电路连接正确无误，电压表测L1、L2总电压；现在电路断路，L1、L2不工作，电压表无法测出L1、L2总电压；但电流路径：电压表左侧—L3—电源正极和电路路径：电压表右侧—电流表—电源负极是通路，所以电压表可以测量出电源电压。

结论：电压表示数变大。故选D。

点评：判断电路故障，是对电路知识的综合考查。本题除了判断断路时将出现的现象，还有一个难点，就是判断电压表测哪部分电路的电压。很多学生误以为电压表测L3或电源电压。判断电压表测哪部分电路的电压的方法：走电流路径，可知电压表正接线柱接在电流流入L1的那端，负接线柱接在电路流出L2的那端，因此电压表测的是L1、L2总电压。

（2）电流表检测法。操作：把电流表分别逐段与两接线柱之间的部分并联；判断：如果电流表有读数，其他部分开始工作，则此时与电流表并联的部分电路断路。注意：电流表要用试触法选择合适的量程，以免烧坏电流表。

（3）导线检测法。操作：同电流表检测法；判断：如其他部分能开始工作，则此时与电流表并联的部分电路断路。

图3例3.如图3所示电路，闭合开关时，发现电流表指针几乎没有偏转。某同学拿一根导线去查找电路故障，他将导线并接在bc、cd、ed两端时，电流表指针没有发生偏转；将导线并接在ab两端时，发现电流表指针发生了偏转，由此可知电路故障可能是（ ）

A.e点断路 B.L1断路

C.电流表短路 D.L2断路

解析：依据电路图，灯L1与L2串联；“闭合开关时，发现电流表指针几乎没有偏转”，说明电路断路。“将导线并接在bc、cd、ed两端时，电流表指针没有发生偏转”说明此处没有出现断路。“将导线并接在ab两端时，发现电流表指针发生了偏转”，说明断路部分出现在ab段。

结论：L1断路，故选B。

点评：用导线法检测电路的断路故障，实际是用导线替代断路部分，此方法操作简便，现象明显，是实际操作中最常用的方法之一。

（4）小灯泡检测法。操作：同电流表检测法；判断：如果小灯泡发光或其他部分能开始工作，则此时与小灯泡并联的部分电路断路。

图4例4.如图4所示，闭合开关S，灯L亮，一段时间后灯L熄灭，若电路中只有一处故障，且只发生在灯L或R上，现用一只规格相同且完好的灯L′替换灯L，正确的判断是（ ）

A.若灯L′亮，则灯L一定断路

B.若灯L′亮，则灯L一定短路

C.若灯L′不亮，则电阻R一定断路

D.若灯L′不亮，则电阻R一定短路

解析：依据电路图，灯L与电阻R串联。由于串联电路电流只有一条路径，“用一只规格相同且完好的灯L′替换灯L”：

（1）若灯L′亮，说明现在电路是通路，原电路故障在灯L上，灯L可能是短路或断路；答案A中叙述说，灯一定是断路，不全面，同理答案B中的叙述，灯一定是断路也不全面。故不能选A或B。

（2）若灯L′不亮，说明原电路灯L完好，故障只能在电阻R上。考虑到原电路灯L虽然完好，但却熄灭，只能是电路发生了断路，因此故障只能是电阻R断路。

结论：若灯L′亮，则灯L可能是短路或者断路；若灯L′不亮，则电阻R一定断路。故选C。

点评：应注意审题，若灯L′亮，电路可能出现的现象有两种情况：灯L可能是短路或断路，但A、B答案中的“一定”限制了答案的唯一性，因此A、B答案不正确。

总之，用电流表、导线、小灯泡检测电路断路的故障，基本原理是相同的，就是再造一条电流路径，替代断路部分，使原电路连通，从而检测出断路部分。

二、短路的判断

先判断电路的连接方式，是串联电路还是并联电路。

1.并联电路出现短路。并联电路中，各用电器是并联的，如果一个用电器短路或电源发生短路，则整个电路就短路了，后果是引起火灾、损坏电源，因而是绝对禁止的。

图5例5.（2013·湘西）如果电路中出现如图5所示的情形，物理学中称之为短路，这样的后果很严重，这时灯泡会（ ）

A.变暗 B.变得更亮

C.正常发光 D.不能发光

解析：家庭电路各用电器是并联的，一旦发生短路时，由于电路中的电流过大，导线在短时间内会产生较多的热量，因此容易引起火灾。故选D。

点评：解决此类问题要结合短路现象进行分析解答，注意发生短路时，用电器不能工作，但不会损坏，线路或电源将被烧坏。

图6例6.小刚有一个带有开关、指示灯和多个插座的接线板，如图6所示，每当接线板的插头插入家庭电路中的插座，闭合接线板上的开关时，总出现“跳闸”现象。关于“跳闸”原因和接线板中的电路连接，下列说法中正确的是（ ）

A.“跳闸”的原因是接线板中的电路发生了断路

B.“跳闸”的原因是接线板中的电路发生了短路

C.接线板上的多个插座与指示灯串联

D.接线板上的开关与指示灯并联

解析：家庭电路中出现“跳闸”现象，是由于电流过大，即出现短路或用电器总功率过大。但本题中指出“每当接线板的插头插入家庭电路中的插座，闭合接线板上的开关时，总出现‘跳闸现象”，说明是接线板本身出现短路。结论：接线板中的电路发生了短路。故选B。

点评：接线板上各插座是为了插接各个用电器，它们之间是并联的；指示灯是为了指示接线板是否与电源接通，断开接线板开关，接线板与电源断开，因此接线板上开关与指示灯是并联的。

2.串联电路短路。常见的是其中一个用电器发生局部短路。某用电器（发生短路）两端无电压，电路中有电流（电流表有读数）且较原来变大，另一用电器两端电压变大，这盏电灯更亮等。

判断方法：（1）确定故障是短路故障。串联电路如果电流表有示数或者某用电器工作，证明电路是通路，电路故障一定是短路。（2）判断电路被短接的部分。使用电压表判断，短路情况下，电压表测导线两端电压，示数为零表示导线正常；测用电器两端电压，示数为零，此用电器短路。

图7例7.（2013·营口）小明同学在利用如图7所示电路进行电学实验时，闭合开关，发现灯L1亮、灯L2不亮，电流表和电压表均有示数。则故障原因是（ ）

A.灯L1断路 B.灯L1短路

C.灯L2断路 D.灯L2短路

解析：此电路为串联电路；一个用电器不工作，其他用电器能工作，故障只能是此用电器短路；“闭合开关，发现灯L1亮、电流表有示数”，说明电路为通路，因此电路故障为短路；“灯L2不亮，并且电压表测L1两端电压有示数”，说明灯L2短路。结论：灯L2短路。故选D。

点评：串联电路，用电器互相影响，出现一个用电器工作，另一个不工作，则一定是发生了部分电路短路。

三、综合分析

电路故障包括短路和断路，断路时用电器不能工作，电流表示数为零；短路时，被短路的用电器不工作，电路中有电流。

图8例8.在图8中，当开关S闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4V。过了两分钟，电压表示数突然变为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：

________________________________________

。

解析：电压表示数为0，其原因有三：一是电压表没有接好或电压表损坏；二是小灯泡L2短路；三是小灯泡L1断路，电压表无法链接到电源两极。因为原来电压表有示数，可排除原因一的情况。那么还有两种情况都是可能的。答案：小灯泡L2短路；小灯泡L1断路。

点评：电路故障常常有很多可能性，因此应综合考虑，不遗漏。

图9例9.在图9所示电路中，电源电压不变。闭合开关S，电路正常工作。一段时间后，发现其中一个电压表示数变小，则（ ）

A.灯L可能变亮

B.灯L亮度可能不变

C.电阻R可能断路

D.电阻R可能短路

解析：本题中电阻和灯泡串联，电压表V1测总电压，读数和电源电压相等且保持不变，所以是电压表V2读数变小。V2测的是电阻R两端电压，根据分压关系，它两端电压变小，L可视为定值电阻，V2的读数只能变为零，则电灯L两端电压必变大，而变大的原因只能是R发生短路，或L发生断路。答案：A、D。

点评：本题不仅考查了电路故障的分析，还考查了欧姆定律的熟练应用。

例10.如图10所示的家庭照明电路，已知其中一只灯泡的灯头接线处存在故障.电工师傅为查明故障，在保险丝处接入一只“220V 40W”的灯泡L0。当只闭合开关S、S1时，灯泡L0和L1都呈暗红色（比正常发光状态暗得多）；当只闭合开关S、S2时，灯泡L0正常发光，L2不发光。由此可以确定（ ）

图10A.L1灯头接线处断路

B.L1灯头接线处短路

C.L2灯头接线处断路

D.L2灯头接线处短路

解析：家庭电路中，“灯泡的灯头接线处存在故障”常见的就是火线和零线接触，发生短路。家庭电路各用电器的额定电压为220V，当“保险丝处接入灯泡L0”之后，“只闭合开关S、S1时”，灯泡L0和L1串联，由于串联分压，所有都不能满足额定电压，因此“都呈暗红色”（比正常发光状态暗得多），这说明灯L1正常；“当只闭合开关S、S2时，灯泡L0正常发光”，说明L0满足额定电压220V，L2没有分压，且“L2不发光”，证明L2短路。答案：D。

点评：家庭电路中发生短路故障，会发生较为严重的问题，因此有经验的电工常常用一只“220V 40W”的灯泡L0作为校验灯来检验出现短路的支路，既简单又方便。

电路故障的判断不仅需要电学知识的综合应用，还需要实验和实践知识的长期积累，才能快速准确的做出判断。