电路故障问题的分类解析.docx
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电路故障问题的分类解析.docx
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电路故障问题的分类解析
电路故障问题的分类解析
1.常见的故障现象
断路:
是指电路两点间(或用电器两端)的电阻无穷大,此时无电流通过,若电源正常时,即用电压表两端并联在这段电路(或用电器)上,指针发生偏转,则该段电路断路,如电路中只有该一处断路,整个电路的电势差全部降落在该处,其它各处均无电压降落(即电压表不偏转)。
短路:
是指电路两点间(或用电器两端)的电阻趋于零,此时电路两点间无电压降落,用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮,但电源易被烧坏)
2.检查电路故障的常用方法
电压表检查法:
当电路中接有电源时,可以用电压表测量各部分电路上的电压,通过对测量电压值的分析,就可以确定故障。
在用电压表检查时,一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。
电流表检查法:
当电路中接有电源时,可以用电流表测量各部分电路上的电流,通过对测量电流值的分析,就可以确定故障。
在用电流表检查时,一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。
欧姆表检查法:
当电路中断开电源后,可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻,通过对测量电阻值的分析,就可以确定故障。
在用欧姆表检查时,一定要注意切断电源。
试电笔检查法:
对于家庭用电线路,当出现故障时,可以利用试电笔进行检查。
在用试电笔检查电路时,一定要用手接触试电笔的上金属体。
3.常见故障电路问题的分类解析
(1)给定可能故障现象,确定检查方法:
例1、(97年高考试题)在如图所示电路的三根导线中,有一根是断的,电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的,为了查出断导线,某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连电阻器R1的b端和R2的c端,并观察万用表指针的示数,在下列选档中,符合操作规程的是:
A.直流10V挡;B.直流0.5A挡;
C.直流2.5V挡;D.欧姆挡。
解析:
根据题给条件,首先判定不能选用欧姆挡,因为使用欧姆挡时,被测元件必须与外电路断开。
先考虑电压挡,将黑表笔接在b端,如果指针偏转,说明R1与电源连接的导线断了,此时所测的数据应是电源的电动势6V。
基于这一点,C不能选,否则会烧毁万用表;如果指针不偏转,说明R1与电源连接的导线是好的,而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的,再把黑表笔接c点,如果指针偏转,说明R1与R2之间导线是断的,否则说明R2与电源间导线是断的,A项正确。
再考虑电流表,如果黑表笔接在b端,指针偏转有示数则说明R1与电源连接的导线是断的,此时指示数I=E/(R1+R2)=0.4A,没有超过量程;如果指针不偏转,说明R1与电源间连接的导线是好的,而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的,再把黑表笔接c点,如果指针偏转,说明R1与R2之间导线是断的,此时示数I=E/R2=1.2A,超过电流表量程,故B不能选。
(2)给定测量值,分析推断故障
例2、(2000年全国高考试题)如图所示为一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱,a、b与220V的交流电源连接,ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。
现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V。
由此可知:
(A)ab间电路通,cd间电路不通
(B)ab间电路不通,bc间电路通
(C)ab间电路通,bc间电路不通
(D)bc间电路不通,cd间电路通
解析:
由于用交流电压表测得b、d两点间为220V,这说明ab间电路是通的,bc间电路不通或cd间电路不通;由于用交流电压表测得a、c两点间为220V,这说明cd间电路是通的,ab间电路不通或bc间电路不通;综合分析可知bc间电路不通,ab间电路通和cd间电路通,即选项C、D正确。
例3、(2000年上海高考试题)某同学按如图所示电路进行实验,实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示:
序号
A1示数(A)
A2示数(A)
V1示数(V)
V2示数(V)
1
0.60
0.30
2.40
1.20
2
0.44
0.32
2.56
0.48
将电压表内阻看作无限大,电流表内阻看作零。
①电路中E,
分别为电源的电动势和内阻,
,
,
为定值电阻,在这五个物理量中,可根据上表中的数据求得的物理量是(不要求具体计算)。
②由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是。
解析:
①先将电路简化,R1与r看成一个等效内阻r,=R1+r,则由V1和A1的两组数据可求得电源的电动势E;由A2和V1的数据可求出电阻R3;由V2和A1、A2的数据可求出R2。
②当发现两电压表的示数相同时,但又不为零,说明V2的示数也是路端电压,即外电路的电压全降在电阻R2上,由此可推断Rp两端电压为零,这样故障的原因可能有两个,若假设R2是完好的,则Rp一定短路;若假设RP是完好的,则R2一定断路。
(3)根据观察现象,分析推断故障
例4、(2001年上海高考试题)如图所示的电路中,闭合电键,灯L1、L2正常发光,由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是:
(A)R1断路(B)R2断路
(C)R3短路(D)R4短路
解析:
首先应对电路进行标准化,如图所示为其标准化后的电路。
当R1断路时,总电阻增大,所以通过电源的总电流减小,灯L2变暗,电流表的读数变小,而路端电压增大,所以L1两端电压增大,灯L1变亮,所以A选项正确。
当R2断路时,总电阻增大,所以通过电源的总电流减小,灯L1变暗,而路端电压增大,所以L2两端电压增大,灯L2变亮,所以B选项不正确。
当R3短路时,总电阻减小,所以通过电源的总电流增大,灯L1变亮,而路端电压减小,所以L2两端电压减小,灯L2变暗,因为总电流增加,而通过L2的电流减小,电流表的读数变大,所以C选项不正确。
当R4短路时,总电阻减小,所以通过电源的总电流增大,灯L1变亮,而路端电压减小,所以L2两端电压减小,灯L2变暗,因为总电流增加,而通过L2的电流减小,电流表的读数变大,所以D选项不正确。
例5、某居民家中的电路如图6所示,开始时各部分工作正常,将电饭煲的插头插入三孔插座后,正在烧水的电热壶突然不能工作,但电灯仍正常发光.拔出电饭煲的插头,把试电笔分别插入插座的左、右插孔,氖管均能发光,则:
A.仅电热壶所在的C、D两点间发生了断路故障
B.仅电热壶所在的C、D两点间发生了短路故障
C.仅导线AB间断路
D.因为插座用导线接地,所以发生了上述故障
解析:
由于电灯仍正常发光,说明电源是好的,电热壶所在的C、D两点间没有发生短路故障。
把试电笔分别插入插座的左、右插孔,氖管均能发光,说明插座的左、右插孔都与火线相通,说明电热壶所在的C、D两点间没有发生断路故障。
综合分析可知,故障为导线AB间断路,即C选项正确。
(4)根据故障,分析推断可能观察到的现象
例6、如图所示,灯泡A和B都正常发光,R2忽然断路,已知U不变,试分析A、B两灯的亮度如何变化?
解析:
当R2忽然断路时,电路的总电阻变大,A灯两端的电压增大,B灯两端的电压降低,所以将看到灯B比原来变暗了些,而灯泡A比原来亮了些。
电阻的测量
1、欧姆表测电阻
(1)欧姆表的原理
欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的,它的构造如图1所示,G是内阻为R,满偏电流为Ig的电流表,Rg为调零电阻,
分别为电池的电动势和内阻。
当红、黑表笔相接时(图甲),调节R使指针满偏,即
,表明红、黑表笔间的电阻为零。
当红、黑表笔不接触时(图乙),指针不偏转,即指着电流零刻度,表明表笔间的电阻为无限大。
当红、黑表笔间接入某一电阻RX时(图丙),则通过电流表的电流为
从上可得:
每一个RX都有一个对应的电流Ig,我们可将电流刻度转换为电阻刻度。
这样以后,当在红、黑表笔间接入电阻RX时,可以从电阻刻度上直接读出其阻值。
(2)注意:
A、电阻零刻度在刻度盘的最右端(即与电流的最大刻度重合),电阻无限大刻度与最左端的电流零刻度重合。
B、欧姆表刻度不均匀。
由原理可知,从刻度最右端到正中间对应的电阻由零变到┅┅,所以欧姆表刻度由右到左越来越密。
C、当两表笔直接接触调节R无法使指针指到零刻度时应更换新电池。
D、测未知电阻时应将未知电阻跟其他元件和电源断开(即无源操作)
E、测量时不能用手接触表笔的金属杆。
(3)使用步骤
A、选量程,使指针尽量在中间位置附近(R中/5~R中范围内),将选择开关扳到合适的量程上。
B、电阻调零。
把两表笔相接触,调节欧姆挡调零旋钮,使指针指到电阻刻度的零位上。
C、测电阻的阻值(将两表笔分别与待测电阻的两端相接,表针稳定后的读数即为该电阻的阻值)。
D、需要更换量程时,要重新进行电阻调零。
E、测量完毕,拨出表笔,开关置于交流电压最高档或OFF挡。
若长期不用,取出电池。
例1、用万用表测直流电压U和测电阻R时,若红表笔插入万用表的正(+)插孔,则()
A、前者(测电压U)电流从红表笔流入万用表,后者(测R)从红表笔流出万用表。
B、前者(测电压U)电流从红表笔流入万用表,后者(测R)从红表笔流入万用表。
C、前者(测电压U)电流从红表笔流出万用表,后者(测R)从红表笔流出万用表。
D、前者(测电压U)电流从红表笔流出万用表,后者(测R)从红表笔流入万用表。
例2、某人用万用表按正确步骤测量一电阻阻值,指针指示位置如图2所示,则这个电阻值是Ω(1200Ω),如果要用这个万用表测量一个约200Ω的电阻,为了测量比较精确,选择开关应选的欧姆挡是。
(×10Ω)
例3、用欧姆表测电阻的实验中,已知表头的满偏电流为500µA,电池电动势为1.5V,内阻不计。
当两表笔相接触后,调节调零电阻R0,使表针指满刻度,然后用两表笔与一个待测电RX的两端接触,指针指在表头刻度盘的正中央处,则RX的阻值为Ω。
例4、.右图为一正在测量中的多用电表表盘.
(1)如果是用×10
档测量电阻,则读数为
。
(2)如果是用直流10mA档测量电流,则读数为
mA。
(3)如果是用直流5V档测量电压,则读数为
V。
Ⅰ
(1)60
(2)7.18(3)3.59
例5、在图示电路的三根导线中,有一根是断的,电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的。
为了查出断导线,某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端和R2的c端,并观察万用表指针的示数。
在下列选挡中,符合操作规程的是(A )
(A)直流10V挡 (B)直流0.5A挡
(C)直流2.5V挡 (D)欧姆挡
练习题:
多用电表表头的示意图如右。
⑴当指针位置如图中灰三角箭头所示,则测量的是______,测量结果为___________.
⑵当指针位置如图中白三角箭头所示,则测量的是______,测量结果为___________.
⑶当指针位置如图中黑三角箭头所示,则测量的是______,测量结果为___________.
⑷当指针位置如图中黑三角箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的操作步骤应该依次为:
①_________________,②_________________,③__________________.
测量结束后应将选择开关拨到__________或者____________.
⑸无论用多用电表进行何种(直流)测量,电流都应该从______表笔经______插孔流入电表。
⑴电流,3.2mA⑵电压,16.0V⑶电阻,3.4×103Ω⑷①该用×1kΩ倍率
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