初中物理电路故障问题分类与分析

姚利平

【摘要】初中物理中电路图属于一类十分重要的电学问题，给出具体电路图求可能发生的电路状态是最常见的考查方式.电路故障与电路图的联合考查，有助于学生更透彻地理解电路组成与相关元件作用，也能更灵活地解答其他电学问题.本文就三个例题分析电路中常见的断路和短路问题，帮助学生理解电路，更有效地解答电路问题.

【关键词】初中物理；电路故障；解题教学

电路故障是初中物理学习中常见的挑战之一，解决电路故障不仅需要掌握基本的电路原理和知识，还需要具备良好的问题分类与分析能力.在初中物理教学中，为了帮助学生更好的理解和解决电路故障，我们需要对电路故障进行有效的分类与分析.通过对电路故障的分类，可以将问题进行系统化地整理和归类，从而更有针对性地解决不同类型的故障.而通过对电路故障的分析，我们可以深入挖掘问题的根本原因，并通过合理的推理和实验来验证我们的分析结果.只有通过科学的分类与分析方法，才能准确把握电路故障的本质，为解决问题提供有力的指导和方法.

1 电路短路

电路短路是指电路中短路部分被近似地看做“导线”，只有电流通过但短路两端测不出具体电压的情况.电路短路状态只要把电路元件看做一根导线，再进一步分析其中的电表示数或运行情况，就能对问题做出解答，具体短路情况判断如下例题所示.

例1 如图1所示电路中，电源电压为3V，闭合开关后，电压表示数为3V，出现故障的原因是（    ）

（A）一定是R断路. （B）一定是R断路.

（C）可能是R短路.（D）可能是R短路.

思考 主要是对电路元件R、R的断路、短路情况进行判断分析，首先判断电压表和电流表对应测量的数值，其次分情况讨论R、R断路时，对应电表值是否符合题意，即可得到答案.

解析 由图可知，闭合开关后，定值电阻R和变阻器R串联，电压表测定值电阻R电压，

由题意可知，电源电压3V，闭合开关后，电压表示数为3V，可能的情况有：

①若R断路，此时电压表测电源电压，示数等于电源电压3V；

②若变阻器R短路或接入电阻阻值为0时，此时电路中只有定值电阻R，其两端电压等于电源电压为3V.当R断路或R短路时，电压表示数为0，故选项（A）（B）（C）均不符合题意，正确答案为选项（D）.

变式 如图2所示的电路中，不正确的说法是（    ）

（A）闭合S，断开S，L发光，L不发光.

（B）闭合S、S，L、L都发光.

（C）闭合S，断开S，L、L都发光.

（D）S、S都断开，L、L都不发光.

思考 按照选项依次分析闭合开关后会出现的电流流向，如果支路中没有电路元件则被判定为短路，且并联情况下支路短路会对电源造成损伤，依次分析相关情况后，即可得到最终正确答案.

解析 （A）闭合S，断开S，根据电流流向可知，左侧导线与L并联，L被短路，故L、L都不发光，且会损坏电源，故选项（A）错误；

（B）闭合S、S，左侧导线与L、L并联，L、L都被短路，两灯都不发光且会损坏电源，故选项（B）错误；

（C）闭合S，断开S，根据电流流向可知，L、L并联，L、L都发光，选项（C）正确；

（D）S、S都断开，根据电流流向可知，只有L接入电路，所以L发光，L不发光，选项（D）错误.

综上，不正确选项为（A）（B）（D）.

2 电路断路

电路断路则是断路部分被看作“断开开关”状态，这种情况下电流无法通过，但断路部分两端有电压，因此电路断路情况与短路有所不同，需要注意区别.判断电路断路状态，主要是将电路元件看作断开的开关，分析电路是否能够正常工作或是否符合题意，即可对问题做出解答.

例2 如图3电路所示，电源电压保持不变，闭合开关后，只有两个电表的指针发生偏转.已知灯泡L、L中只有一个出现了故障，其他元件均完好，下列说法正确的是_____.①可能是灯泡L短路；②可能是灯泡L短路；③可能是灯泡L断路；④可能是灯泡L断路.

思考 首先按照依次代入四个不同结论，分析对应断路、短路情况是否符合问题题意，即每种情况对应的电表指针偏转个数，即可得知正确的说法.

解析 ①若是灯泡L短路，由电路图可知，此时电路中只有灯泡L接入电路，电流表测电路中电流，电压表V与V均测量电源电压，则三电表均有示数，故结论①错误；

②若是灯泡L短路，只有灯泡L接入电路，此时电压表V示数为零，电压表V测电源电压，电流表测电路中电流，只有两个电表的指针发生偏转，故结论②正确；

③若是灯泡L断路，此时电路处于断路状态，电流表示数为零，电压表V测电源电压，电压表V为接入电路无示数，此时只有一个电表的指针发生偏转，结论③错誤；

④若是灯泡L断路，此时电路处于断路状态，电流表无示数，电压表V、V均测量电源电压，此时两电表都有示数，结论④正确.

综上，结论②④正确.

3 结语

从上述例题和分析总结内容不难得到，短路和断路状态都十分常见，也具有各自的特点，解答问题时需要分析的电路状态也各不相同，需要学生鉴别与区分.掌握电路故障问题的不同题型与解题思路，也在一定程度上对电路状态有所理解，也对其他电学知识打下一定基础.

参考文献：

[1]张雨濛，李博凡，王子谦等.基于工程素养的项目式学习设计——以“简单电路：异地多控灯设计”为例[J].中学物理，2023，41（16）：38-43.

[2]徐海浮.基于核心素养的初中物理微实验情境教学策略[J].物理教师，2023，44（08）：46-48.