电路故障分析
动态电路及电路故障分析
一、复习目标:
1、会分析滑动变阻器的滑片P 的位置的变化引起电路中电学物理量的变化; 2、会分析开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化; 3、会判断两种基本的电路故障(断路和短路)。 二、知识储备:
1、串联电路是分压电路,在串联电路中,电阻越大的,分的电压越多或少);并联电路是分流电路,在并联电路中,电阻越大的分的电流越 (多或少)。 2、在串联电路中,当只有其中一个电阻的阻值变大时,它的总电阻将变
针对练习
(1)、如图2,当滑片P 向左移动时,A 表和V 表将如何变化。
(2)、如图3,当滑片P 向左移动时,A 表和V 表将如何变化
(3)、在如图4所示电路中,当闭合开关后,滑动变阻器的滑动片P 向右移动时( )
图
4
或小);在并联电路中,当只有其中一个电阻的阻值变大时,它的总电阻将变 (A)电流表示数变大,灯变暗。 (B)电流表示数变小,灯变亮。 (大或小)。
3、有公式I=U/R得,当电压不变时,电阻越大,电流就越;有公式U=IR得,通过电阻的电流越大,它两端的电压也越; 4、 是短路。
5、电流表的特点是电阻很,通常相当于,电压表的特点是电阻很 (大或小),通常相当于 。 三、典型例题 动态电路部分
第一种类型:滑动变阻器的滑片P 的位置的变化引起电路中电学物理量的变化 (一).串联电路中滑动变阻器的滑片P 的位置的变化引起的变化
例一、如图1,是典型的伏安法测电阻的实验电路图,当滑片P 向右移动时,请你判断A 表和V 表的变化。
分析;先确定电路,再看电阻的变化,再根据欧姆定律判断电流的变化,最后根据欧姆定律的变形公式判断电压的变化。
图1
图2
图3
1
(C)电压表示数不变,灯变亮。 (D)电压表示数不变,灯变暗。
(4)、在如图5所示电路中,当闭合开关后,滑动变阻器的滑动片P 向右移动时( )
(A)电压表示数变大,灯变暗。 (B)电压表示数变小,灯变亮。 (C)电流表示数变小,灯变亮。 (D)电流表示数不变,灯变暗。
5 图
图6
(二)、并联电路中滑动变阻器的滑片P 的位置的变化引起的变化 例二、如图6,当滑片P 向右移动时,A 1表、A 2表和V 表将如何变化? 分析:先确定电路,然后看准每个电表分别测的谁的电压和电流值,再根据欧姆定律判断变化,欧姆定律无法判断的再用电路的电流、电压、和电阻的关系判断。 针对练习
(5)、如图7,当滑片P 向右移动时,A 1表、A 2表和V 表将如何变化?
图
7
第二种类型:开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化 (三)、串联电路中开关的断开或闭合引起的变化 例三、在如图8所示的电路中,将开关K 闭合,则电流表的示数
将______,电压表的示数将________(均填“变大”、“变小”或 “不变”)。
分析:先看好开关断开和闭合是分别是什么电路,最好画出等效电路,
然后根据欧姆定律判断。 针对练习
(6)、在如图9所示的电路中,当开关K 断开时,电阻R 1与
R 2是________联连接的。开关K 闭合时,电压表的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。 (二)、并联电路中开关的断开或闭合引起的变化 例四、在图10中,灯泡L 1和灯泡L 2是______联连接的。当开关K 断开时,电压表的示数将________;电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。 针对练习
(7)、在图11中,灯泡L 1和灯泡L 2是______联连接的。当开关K 断开时,电压表的示数将________;电流表的示 数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
电路故障部分 一、断路的判断
2
图图
图
图8
1、如果电路中用电器不工作(常是灯不亮),且电路中无电流,则电路断路。 2、具体到那一部分断路,有两种判断方式:
①把电压表分别和各处并联,则有示数且比较大(常表述为等于电源电压)处断路(电源除外);
②把电流表分别与各部分并联,如其他部分能正常工作,则当时与电流表并联的部分断开了。
例五、、在图15所示的电路中, 电源电压不变。闭合开关K ,电路正常工作。一段时间后,发现其中一个电压表示数变大,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。 二、短路的判断
1、串联电路或者串联部分中一部分用电器不能正常工作,其他部分用电器能正常工作,则不能正常工作的部分短路。
2、把电压表分别和各部分并联,导线部分的电压为零表示导线正常,如某一用电器两端的电压为零,则此用电器短路。
例六、在图12中,当开关 K 闭合后,两只小灯泡发光,电压表示数为4V 。过了2min ,电压表示数为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:_____________________。
分析;电压表示数为0,其原因有三:1. 电压表没有接好或电压表损坏;2. 小灯泡L 2短路;3. 小灯泡L 1断路。起先,电压表有示数,说明不存在原因1的情况。那么还有两种情况都是可能的。答案为:小灯泡L 2短路;小灯泡L 1断路。 针对练习
图12
图15
(8)、在如图13所示的电路中,电源电压等于6V ,合上开关后电压表示数为6V 。经分析得出,电路中可能发生
的情况是:______________________________。 (9)、在如图14所示的电路中,电源电压不变。闭合开关K 后,灯L 1、L 2都发光。一段时间后,其中一灯突然
图13
2. 在如图18所示的电路图中,当开关K 闭合时 ( ) A .整个电路发生短路。B. 电流表示数变小。 C. 电流表示数不变化。 D. 电流表示数变大。 在图19所示的电路中,当开关K 闭合时,灯L 1、L 2均不亮。某同学用一根导线去查找电路的故障。他将导线先并接在灯L 1两端时发现灯L 2亮,灯L 1不亮,然后并接在灯L 2两端时发现两灯均不亮。由此可以判断 ( )
图20
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L 1短路。 (B)灯L 2短路。 (C)灯L 1断路。 (D)灯L 2断路。
图
14
(A) 灯L 1断路。 (B)灯L 1短路。 (C)灯L 2断路。 (D)灯L 2短路。 3. 如图20所示,电阻R 1的阻值为20欧,R 2为40欧,当开关K 断开时,电流表A 的示数为0.1A ,则电源电压为______V。若开关K 闭合时,电流表A 的示数为______A。
4. 在图21所示的电路中,电源电压为6V 。当开关K 闭合时,只有一只灯泡发光,且电压表V 的示数为6V 。产生这一现象的原因可能是 ( ) (A)灯L 1短路。 (B)灯L 2短路。
图
图21
(10)、 在图16所示的电路中,电源电压不变。闭合开关K 后,灯L 1、L 2都发光,—段时间后,其中的一盏灯突然变亮,而电压表V l 的示数变小,电压表V 2的示数变大,则产生这一现象的原因是 ( ) (A)灯L 1断路。 (B)灯L l 短路。 (C)灯L 2断路。 (D)灯L 2短路。 四、检测练习
1. 图17中,A 、B 、C 、D 是滑动变阻器的四个接线柱。若将A 、C 分别与图中电路的导线头M 、N 相连接,闭合开关后,当滑动片P 向右移动时,电流表的示数将______(填“变大”、“不变”或“变小”);若将D 与N 相连接,接线柱______与M 相连接,则闭合开关后,滑动片P 向左移动时,电压表的示数增大。
图18
图17
图
19
3
(C)灯L 1断路。 (D)灯L 2断路。
5. 如图22所示,当滑片P 向右移动时 ( ) (A)电流表A 示数不变,电压表V 示数不变。 (B)电流表A 示数不变,电压表V 示数变大。 (C)电流表A 示数变小,电压表V 示数变大。 (D)电流表A 示数变小,电压表V 示数不变。
6. 如图23所示,闭合开关K ,当滑动变阻器的滑片P 向右移动时,电流表A 的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
图23 图22
8.如图24所示电路中,电源电压保持不变,R
为定值电阻,当开关闭合时,标
图
有“6V ,3W ”的小灯泡L 刚好正常发光;若保持R 不变,将L 换成另一只标有“6V ,2W ”的小灯泡,闭合开关后,小灯泡消耗的实际功率为( ) A 、大于2W B 、等于2W C 、小于2W D 、无法确定 9. 小明按如图甲所示的电路进行实验,当开关闭合后,V
1
些。现有电池组一个、用来表示家用电器的小灯泡两只、用来表示输电线的电阻的1Ω电阻一个、开关1只、导线若干,设计一个能够模拟上述变化过程的电路,要求画出电路图,并说明上述过程。
参考答案:
一、 典型练习 例一、A 变小 V 变小 (1)、A 不变V 变小 (2)、
A 变大 V 不变 (3)、B (4)、A 例二、A1不变 A2变小 V 不变 (5)、A1变小 A2变小 V 不变 例三、变大 变大 (6)、串 变小
例四、并 不变 变小 (7)、并 变小 变小 (8)、C (9)、C (10)、 B
二、专题练习 1、变小 B 2、D 3、 A 4、6V 0 5、A 6、A 7、不变 8、A
9、D 10、D 11、D 12、略
家庭电路故障题解读
学会判断家庭电路常见的故障不仅能提高学生学以致用的意识,还能解决实际生活中的问题,培养学习兴趣。所以,家庭电路的故障是常考的题型之一,家庭电路常见故障有四种:开路、短路、过载和漏电。
开路 电灯不亮,用电器不工作,表明电路中出现开路。开路时电路中无电流通过,该故障可用测电笔查出。
短路 短路就是指电流没有经过用电器而直接构成通路。发生短路时,电路中的电阻很小,电流很大,保险丝自动熔断。若保险丝不合适,导线会因发热,温度迅速升高,而引发火灾。
过载 电路中用电器过多或总功率过大,导致通过导线的总电流大于导线规定的安全电流值。出现这种情况轻者导致用电器实际功率下降;重者导线会因过热而引发火灾。
4
和V 2的指针位置完全一样,如图乙所示,造成这一现象
的原因是
A.可能L1开路
B.可能L2短路
C.可能 V 1和V 2所选量程不相同,L1短路
D.可能 V 1和V 2所选量程不相同,电路各处完好
10、如图4是小文同学研究串联电路中电流、电压特点
的实物连接图,当开关闭合时,灯L 1亮,灯L 2不亮,电流表和电压表均有读数.则故障原因可能是 A .L 1断路 B .L 1短路 C .L 2断路 D .L 2短路 11、如图所示,将两只额定电压相同的灯泡L 1、L 2串联在电路中,闭合开关S 后,发现L 1亮,L 2不亮。对此有下列几种猜想,其中可能的是 ① L 2灯丝断了,灯座未短路 ② 灯泡L 2的电阻太小 ③ 灯泡L 2两端电压较大 ④ 通过灯泡L 1、L 2电流不等 ⑤ 灯泡L 2的灯座被短路
图甲
图乙
图
⑥ 灯泡L 1、L 2的额定功率不同
A .① B .①③⑥ C .③④ D .②⑤⑥
12、在生活中不难发现,晚上7-9点,使用用电器增多,家中的电灯要暗些,到了夜间11点以后,使用的用电器减少,电灯又会变得亮一
漏电 如果导线外层或用电器的绝缘性能下降,则有电流不经用电器而直接“漏”入地下,漏电会造成用电器实际功率下降,也能造成人体触电。使用漏电保护器能预防漏电的发生。
例1 小明晚上做功课,把台灯插头插在书桌边的插座上,闭合台灯开关,发现台灯不亮。为了找出故障原因,小明把台灯插头插入其他插座,发现台灯能正常发光,用测电笔插入书桌边的插座孔进行检查,发现其中一个孔能使测电笔的氖管发光,故障原因可能是( ) A.进户线火线上的熔丝烧断 B .进户线零线断了 C.书桌边的插座与零线断开 图9 D.书桌边的插座与火线断开 甲
点拨:家庭电路中的两根电线,一根是火线,另一根是零线,它们间的电压是
220V 。正常情况下,零线与大地之间无电压,火线与大地之间电压是220V 。测电笔的氖管只要发光,就表明它接触的是火线。这样可排除选项中的A 、D ,再根据把台灯插头插入其他插座,台灯能正常发光,可排除B 。故选C 。
例2 暑期,徐延同学家新装了一台3kW 的空调机,试用了一会儿,家中突然停电,检查发现熔丝断了。导致上述故障的原因可能是( ) A.插头和插座接触不良
B.电路中用电器的总功率过大
C .空调机内部断路
D.控制空调机的开关短路
点拨:熔丝断了,只可能有两个原因:短路和过载。选项A 、C 都是电路中出现开路,不会造成熔丝熔断。选项D 开关短路,不是电路短路,只会造成开关常闭。选项B 中用电器的总功率过大,导致通过熔丝的总电流大于熔丝的熔断电流,使熔丝熔断。答案:B
例3 小亮在开着空调的书房里复习功课,妈妈在厨房忙着做晚饭,当她把电饭煲的插头插入插座时,家里的空气开关就“跳闸”了,原因可能是电饭煲插头内部发生了 ,导致电路中 过大,引起“跳闸”。
点拨:空气开关在电路中发生短路、过载、欠压(电压过低)等异常情况时能自动切断电路。从本题情况看,空气开关“跳闸”只可能是短路引起的。 答案:短路;电流
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例4 暑期持续的“桑拿天”,居民家里的空调、电扇都闲不住,导致电路火灾时有发生,火警电话不断,消防车拉着警笛呼啸而出,赶往火灾现场。调查发现,起火原因如出一辙:电线超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮。根据学过的物理知识回答:
(1)“超负荷”是指电路中的 过大(选填“电流”或“电阻”)。 (2)使火灾发生的理论依据是 。
(3)请你提出一条预防这种火灾发生应采取什么措施 。
点拨:电线超负荷是生活用语,它实际就是指物理中的过载,是由电路中电流过大引起的。物理中为研究问题的方便,一般忽略导线的电阻,这是一种理想化的方法。但家庭电路中导线的电阻是不能忽略的,当电路中电流过大时,根据发热
2
功率的公式:P =I R (R 为输电线的电阻),单位时间内产生的热量就多,从而引发火灾。要预防这种火灾,就可以从用电器和输电线两个方面考虑。 答案:(1)电流。
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(2)电流越大,根据发热功率的公式:P =I R (R 为输电线的电阻),单位时间内产生的热量就多。
(3)大功率的用电器交叉使用;换用横截面积较大(或较粗)的输电线;做好电路的散热工作。 练习:
1.如图1所示,当开关S 闭合后,发现电灯L 不亮,用测电笔测试c 、d 两点时,氖管都发光,测试a 、b 两点时,只有a 点氖管发光,则故障可能是( ) A.火线与零线短路 B.a 、d 之间某处断路 C.b 、c 之间某处断路 D.电灯的灯丝断了
2.小明把台灯插头插入插座,当他闭合台灯开关时,室内其他电灯全部熄灭。检查发现保险丝熔断。造成这一故障的原因可能是( )
A.灯座短路 B.插座短路 C.插头短路 D.开关短路 3.中考前,爸爸为了小亮在家有一个舒适的学习和生活环境,新买了一台空调,安装好后,刚开启使用,家里所有用电器都停止了工作,经检查发现保险丝已熔断。(1)试分析保险丝熔断的原因。(2)要使接入空调后,家中所有用电器都能正常工作,该家庭电路应如何改进?
4.(1)下表是小盼同学家新买的洗衣机铭牌上的部分数据。 为了能让妈妈正确使用这台洗衣机,小盼同学把铭牌上的内容给妈妈做了解释。请你也用学过的物理知识,解释一下这个铭牌上的内容。(任选四条)
练习答案:1.C 。 2.C 。
3.⑴空调的功率较大,使电路中的电流过大,超过保险丝的熔断电流。⑵另用两根输电线和保险丝单独给空调供电(或计算出接入空调后,家中所有用电器的总功率,确定输电线中的最大正常工作电流,据此换用较粗的输电线和保险丝)。 4.⑴额定电压:这台洗衣机需要接在220V 的电源上才能正常工作; 额定频率:这台洗衣机需用频率为50H Z 的交流电源; 额定容量:这台洗衣机一次洗衣服的质量不能超过5kg ; 洗涤功率:这台洗衣机洗衣时的功率为350W ;
加热温度:这台洗衣机能将机内水的温度加热到30~60℃; 最大电流:这台洗衣机工作时电流不能超过5A 。
⑵甲图中电流流过人体,乙图中电流流过接地线,不流过人体。
① 。 ② 。 ③ 。 ④ 。 (2)有些家用洗衣机的外壳是金属的(有的地方没有油漆) ,图2甲表示这种洗衣机插头没有接地线,外壳与火线接触漏电,手触及外壳的金属部分,试在图2甲中画出电流经过的路线(假设此时M 为正,N 为负,下同) ;图乙表示插头已接地,接在洗衣机外壳,此时发生漏电,试在图2乙中画出电流经过的路线。
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