电路故障分析方法

梅建功

用电器不工作或不能正常工作、电表示数异常等，统称为电路故障；电路故障可分为断（开）路、短路及电路元件使用不当三大类。判断电路故障，要明确故障现象（用电器工作状况或电表示数异常等），弄清故障原因，确认故障性质（断路或短路等），找出故障位置（故障发生在哪个元件或电路的哪一点上）。分析判断电路故障，涉及电路识别、电表使用、串并联电路的规律、欧姆定律等知识的综合应用，考查灵活运用所学知识分析和判断的能力，是中考的常考点，也是入手不易、得分率较低的难题，其考题类型及其解题思路方法如下：

一、判定故障原因

由故障现象分析判定故障原因或故障位置，常用方法有两种：

1.验证法

对于给定故障原因选择范围的考题，可依据故障现象，运用验证方法进行比对分析，即逐一利用所给的故障原因去验证故障现象，从而确定故障原因或故障所在。

例1.所示的电路中，电源电压恒定，闭合开关S后，电路正常工作。过了一会儿，两电表的示数突然都变为零，则该电路中出现的故障可能是（）

A.电阻R短路B.电阻R断路

C.灯L短路D.灯L断路

解析：灯L与电阻R串联，电压表测量电阻R两端的电压，电流表测量电路中的电流。故障现象：两电表示数为零。

若电阻R短路，则电压表无示数，而电流表有示数；若电阻R断路，则电路中没有电流，即电流表无示数，而此时电压表的两接线柱经灯L、开关与电源两极相连，电压表有示数且接近电源电压；若灯L短路，电路为通路，电路中有电流，则电流表和电压表均有示数；若灯L断路，电路中无电流，即电流表无示数，此时电压表的两接线柱不能与电源两极接通，故电压表无示数。答案：D。

【温馨提示】电表示数异常现象及其故障原因一般为：

①指针左右摆动——接触不良。

②指针反偏——正、负接线柱接反。

③指针偏转角度过大——电表量程选小了。

④指针偏转过小——电表量程选大了。

⑤电流表的示数突然变大——短路；示数突然为零——断路。

⑥电压表的示数等于电源电压——电压表串联在电路中、与电压表并联的元件断路、与电压表并联以外的电路有短路；示数为零——与电压表并联的元件短路、与电压表并联以外的电路断路。

例2.如所示的电路，闭合开关，观察发现灯泡L1亮、L2不亮。调节滑动变阻器滑片P，灯泡L1的亮度发生变化，但灯泡L2始终不亮。出现这一现象的可能原因是（）

A.灯泡L2灯丝断了

B.灯泡L2短路

C.滑动变阻器短路

D.滑动变阻器接触不良

解析：两灯与变阻器串联，电压表测L1两端电压；故障现象：灯泡L2始终不亮。

若L2灯丝断了，电路断路，L1不会亮；若L2短路，L2不会亮，L1仍能发光，移动滑片，变阻器连入电路的阻值变化，电路的总电阻R=R变变化，电路中的电流I=UR和L1两端的电压UL1=IRL1随之变化，则L1的亮度发生变化；若变阻器短路，两灯会同时发光，且调节滑片不会引起L1亮度变化；若变阻器接触不良，电路断路，两灯都不亮。答案：B。

【温馨提示】断路是指断开的电路；短路是指电流不经用电器直接形成通路，短路分为电源短路和局部短路两种。在串联电路中：

（1）断路的主要表现为：①所有用电器不工作；②电流表无示数；③电压表接在断点两端时有示数且接近电源电压，接在其他用电器两端时无示数。

（2）短路的主要表现为：①短路的用电器不工作，其他用电器仍工作；②电流表有示数且较原来变大；③电压表接在短路两端时无示数，接在其他用电器两端时有示数且较原来变大；④电源被短路时，容易烧坏电源。

例3.在如所示的电路中，电源电压不变。闭合开关S后，灯L1、L2都发光；一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因可能是（）

A.灯L1短路

B.灯L2短路

C.灯L1断路

D.灯L2断路

解析：两灯并联，电流表测通过L2的电流，电压表测L2两端电压（或并联电路两端的电压、电源电压）；故障现象：其中一灯泡熄灭，电流表、电压表的示数都不变。

若L1或L2短路，会造成整个电路的短路，则会烧毁电源，导致两灯均不亮，电流表示数突然变大后损坏。若L1断路，则L1不亮；因两灯并联，L2两端电压和通过L2的电流不变，故L2亮，电流表、电压表的示数均不变。若L2断路，则L2不亮，电流表无示数，电压表示数不变。答案：C。

【温馨提示】在并联电路中：

（1）断路的主要表现为：①干路断路时所有用电器不工作、电流表无示数；②支路断路：该支路上的用电器不工作（其他支路上的用电器不受影响）、电流表无示数，并联在支路两端的电压表的示数不变，接在干路上的电流表示数变小。

（2）短路的主要表现为：用电器不工作、电表无示数、会烧毁电路元件。

2.假设法

对于无明确限定故障原因范围的考题，可依据故障现象，运用假设法，即逐一假定某个元件断路或短路，看其引起的现象是否与故障现象一致，从而确定故障原因或故障所在。

例4.如所示的电路，闭合开关S后，发现灯L不亮，电压表有示数。已知电路中各处均接触良好，除灯L和电阻R外，其余元件均完好。

（1）请判断该电路中存在的故障可能是或。

（2）为进一步确定故障，小明将一个电流表正确串联在所示的电路中，闭合开关S，观察电流表的示数情况。若电流表有示数，说明故障是；若电流表无示数，说明故障是。

（3）为进一步确定故障，小明将中的电压表正确并联接在灯L的两端，请判断她能否找出电路的故障，并说明理由。

解析：灯L和电阻R串联，电压表测电阻R两端电压；故障现象：灯L不亮，但电压表有示数。

（1）灯L不亮，说明没有电流流过灯L。由于“电路中各处均接触良好，除灯L和电阻R外，其余元件均完好”，因而故障原因可能是灯L和电阻R这两个元件出现了短路或断路。若灯L短路，则灯L不亮，电压表有示数；若灯L断路，则灯L不亮，电压表无示数；若电阻R短路，则灯L亮，电压表无示数；若电阻R断路，则灯L不亮，电压表有示数。因此，该电路中存在的故障可能是灯L短路或电阻R断路。

（2）若在电路中接入电流表，电流表有示数，说明电路是通路，则故障应是灯L短路；若电流表无示数，说明电路是断路，则故障应是电阻R断路。

（3）若将电压表并联接在灯L的两端，则无论是灯L短路还是电阻R断路，电压表均无示数，故无法找出电路的故障。

例5.如所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，电路正常工作。

（1）缓慢移动滑片由a到b的过程中，电压表示数（填“变大”“变小”或“不变”）。

（2）缓慢移动滑片由b到c的过程中，突然发现电流表示数变小且不为零，电压表的示数变大，产生该现象的原因可能是。

解析：灯L与变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流；故障现象：电流表示数变小且不为零，电压表的示数变大。

（1）滑片由a到b的过程中，变阻器R接入电路的阻值变小，根据串联电路的分压原理可知，其两端电压变小，即电压表示数变小。

（2）若灯L短路，滑片由b到c的过程中，变阻器R接入电路的阻值变小，电路中的电流I=UR变大，即电流表示数变大；若灯L断路，电路中无电流，电流表、电压表的示数均为零。可见，故障不会出在灯L上。

若R短路，则电压表无示数，电流表有示数；因电压表有示数，说明从电压表到电源是通路，但电流表无示数，所以故障原因可能是R出现断路，这样会使电压表串联入电路，则会使电流表示数变小且不为零，电压表的示数变大（R断路，可能是滑片与电阻丝之间接触不良或滑片与电阻丝之间断开）。

【温馨提示】运用假设法判断电路故障，先分析产生故障原因有哪些可能性，然后逐一排除，缩小判断范围，直至找出发生故障的元件或故障点。

二、判断故障现象

根据题给情景及条件，运用推理法分析确定将会发生的故障现象。

例6.某同学在做电学实验时，不慎将电压表和电流表的位置对换，连接成所示电路。若开关闭合，其后果是（）

A.电压表不会烧坏，电流表可能烧坏

B.两表不会被烧坏

C.电压表不会被烧坏，但无示数

D.两表会被烧坏

解析：电流表与灯泡并联，因电流表的电阻很小，相当于一根导线，将电源的正负极直接连接在一起，即电路形成电源短路，故电流表、电源可能会烧坏；而电压表串联在电路中，因电压表的电阻很大，故电压表不会烧坏。答案为A。

例7.用实验室提供的常用器材（电源是一节干电池）测电阻时，小明与另外三位同学各自设计了如所示的四个电路图。

（1）小明通过实验测出了电阻R的阻值，他所用的电路图是图。

（2）另外三位同学连接好电路后，闭合开关S，移动变阻器的滑片P，此时电路中的电表将会出现什么异常现象？

①按图连接的电路，异常现象是：

；

②按图连接的电路，异常现象是：

；

③按图连接的电路，异常现象是：

。

解析：（1）测量电阻的实验原理是：R=UI，用电流表测量通过电阻R的电流，用电压表测量电阻R两端的电压，因此电流表与电阻R串联，电压表并联接在电阻R两端。比照四个电路图可知，小明所用的电路图是乙图。

（2）①按甲图连接的电路，电流表接在电源两端，因电源被短路，故出现的异常现象是：电流表烧坏。

②按丙图连接的电路，电压表接在电流表两端，因电流表相当于一根导线，移动滑片P，出现的异常现象是：电流表示数有变化，电压表示数几乎为零。

③按丁图连接的电路，电压表串联在电路中，因电压表的电阻很大，移动滑片P，出现的异常现象是：电流表示数几乎为零，电压表示数基本不变。

【温馨提示】电流表的电阻很小，在电路中可等效为一根导线，电流表必须与被测用电器串联，否则用电器会被短路；电压表的电阻很大，在电路中可等效为断路，电压表必须并联在电路中，否则电路会成为断路。

三、排除电路故障

先由电路故障或异常现象分析故障原因，找出故障位置，然后采用相应的措施排除故障。

例8.如所示的电路中，闭合开关S，发现电压表、电流表均有示数，但小灯泡不亮，经检查电路连接无误，各元件完好。为了使额定电流为0.24 A的小灯泡正常发光，下一步应进行的操作是：

。

解析：由电表均有示数、“电路连接无误，各元件完好”可排除短路和断路故障，小灯泡不亮的原因是变阻器接入电路中的阻值过大，导致电路中的电流过小，因此应调节变阻器的滑片P，使其接入电路中的阻值变小，以增大电路中的电流。故下一步应进行的操作是：向左移动滑动变阻器，直至电流表示数为0.24 A。

【温馨提示】电路元件使用不当（包括元件规格选用不当、接入错误、使用不当等），也是造成电路（或用电器、电表等）不能正常工作、产生异常现象的原因之一。

例9.如所示的电路，闭合开关S后，发现电流表示数较大、电压表示数为零，经检查，导线连接完好，为了排除故障，应采取的措施是（）

A.改用电压表的小量程

B.该用电流表的大量程

C.换用新的定值电阻R

D.换用新的滑动变阻器

解析：电流表有示数，说明整个电路是通路。若电压表使用大量程，则电压表指针偏转较小，但不会为零；若电流表使用小量程，则电压表的示数不会为零；若定值电阻R短路，则电流表有示数且示数较大，而电压表示数为零；若定值电阻R断路，则电流表无示数，电压表有示数；若变阻器断路，则电流表、电压表都无示数；若变阻器短路，则电路中电流将会很大，电流表、电压表都有示数。因此，电路的故障为定值电阻R短路，需换用新的定值电阻R。答案：C。

【点拨】（1）电路故障的产生，一是电路元件本身有问题（短路或断路）；二是元件使用不当（选用规格不符合要求、连接方式或位置不正确、使用方法不妥等）；三是连接的导线有断开、短路或接触不良之处。

（2）分析判断或排除电路故障的思路方法：①识别电路，明确电路元件的连接方式、电表测量的对象；②弄清故障现象；③运用欧姆定律和相关的电学知识，根据故障现象分析电路故障的原因及其位置，从而确定是哪个用电器、电表或哪段电路出现了故障，是断路还是短路，进而采取相应的更改措施，以使电路正常工作。