巧断家庭电路故障

石家庄市第二十七中学 杨庚明

一、问题的提出

在初中物理课上，我们常见到这样一类题目：假设电路中只有一处故障，且小灯泡完好，判断家庭电路是否为零线断路。如图1 所示，闭合开关后小灯泡不发光，用试电笔分别接触A、B、C 三点，若试电笔均发光，则可以判断一定是零线断路。

但这个判断零线断路的方法是一个理想化的方法，在实际生活中很难应用。笔者在一个偶然的情况下发现了一个现象：用一个试电笔接触插座的火线孔时，试电笔发光；用试电笔接触零线孔时，试电笔不发光；将一个试电笔接触零线孔，另一个试电笔同时接触火线孔时，两个试电笔都发光（以上操作均为同一个人正确使用试电笔，下同）。

二、原理

当用一个试电笔接触火线时，就会形成“火线—试电笔—人体—大地”这样的通路，所以试电笔发光。而用A 试电笔接触零线，同时B 试电笔接触火线时，电流的路径变为“火线—试电笔B—人体—试电笔A—零线”，所以两个试电笔都发光（见图2）。若此时零线发生断路，电流就不能通过零线形成回路，所以电流流通路径就改为“火线—试电笔B—人体—大地”，则试电笔B 发光，而试电笔A 不发光。若是火线断路，则没有电流流入插座，所以两个试电笔都不会发光。

由此我们可以得到一个判断零线还是火线断路的有效方法：由同一个人正确操作试电笔，将一个试电笔与零线接触，同时将另一个试电笔与火线接触，若两个试电笔都发光，则电路正常；若一个发光一个不发光，则零线断路；若两个都不发光，则火线断路。

三、实验验证

1.打开一个可以正常工作的普通插座，用一个试电笔接触C 点时，试电笔发光，说明C 点连接火线（见图3）。用一个试电笔接触D 点时，试电笔不发光，说明D点连接零线（见图4）。

2.用两个试电笔同时接触C、D 两点，两个试电笔都发光。

3.将D 处的零线剪断（见图5）。用两个试电笔接触C、D 两点，发现一个试电笔发光，另一个不发光（见图6）。

4.将D 处的零线重新连接，然后将C处的火线剪断。

5.用两个试电笔接触C、D 两点，发现两个试电笔都不发光（见图7）。

四、补充说明

这个方法仅限于电路中只有一个断点的情况；为了展示方便，我们实验时使用的是电子试电笔，其使用和相关现象与普通试电笔完全相同；注意用电安全。