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2 # 電工基礎小課堂
中考物理的電路故障是一個難點,該如何解決
中國有一句俗語說得好:“會了不難,難了不會”,當你把它確認為“難點”的時候,說明你對物理課裡的電學,掌握的不夠深刻,根基沒有打好。反過來說,當你悟出了其中的道理,你就會發現,嗷!原來“電”這個東西很簡單、很神奇的!實則不然,中學時期的物理電學,只是一個基礎,隨著電學研究的不斷深入,慢慢的你就會發現,它有多麼的複雜。
在中學時期,接觸的是電學的基礎理論,懂得什麼是並聯、串聯和混聯電路,明白三者之間的關係與區別,懂得電路的簡單原理,會看一些比較基礎的電路圖就足夠了。
剩下的就是往電路里並聯或串聯一些電氣元件,明白它們之間的邏輯關係,相互之間的作用就行了。
電路故障該怎麼理解在電學裡面,存在著三種現象,即通路、短路和斷路。通路是指電路中,所有的電氣元件和裝置都處在正常的工作狀態之下。而短路和斷路是電路中最常見的兩大故障現象。
所謂短路,是指電流沒有經過任何用電裝置,直接從電源的一端流向另一端。這種故障電流特別大,是額定電流的幾倍至幾十倍,可直接導致裝置損壞或火災事故。
斷路是指線路中斷,電流在導體中不能流通,使一些電器元件和裝置無法繼續工作的故障現象。
出現電路故障時,該如何判斷首先要準確的判斷出故障的部位,以及故障性質,知道是短路故障還是斷路故障。
線路短路時,流過導線的電流會很大,直接造成空開跳閘或保險絲熔斷。
斷路的時候,因為線路中沒有電流流過,所以,用電流表測試線路中沒有電流。
電路故障問題是初中物理的重、難點,電路的故障一般可分為短路和斷路。
怎樣區別和判斷?
首先,我們要抓住一個要點,也是最基本的常識:只有電流透過電壓表、電流表,它們才有讀數。(電流從電錶的“+”接線柱流入,“-”接線柱流出。)
跟家裡的水錶一樣,沒有水流過水錶,水錶就不會有讀數或者說水錶的指標不會轉(除非是水錶壞了)。
其次,串聯電路“一斷全斷”,並聯電路“一短全短”。
解釋:
在串聯電路中,若有一個元件發生了斷路,則所有元件都會“斷路”(實際上是電流的流動全部中斷了)。
在並聯電路中,如果一條支路發生了短路,那麼所有的支路都會短路。
靈活運用上面的兩條基本方法,可以快速解決電路的故障問題。
看下面的一些典型題目:
【例題1】
分析與解:
由題意,開關S閉合後,電壓表指標有明顯的偏轉,根據“只有電流透過電壓表、電流表,它們才有讀數。”說明它兩端與電源的連線處一定是沒有斷路的,如下圖中粗紅色線段所示:
又因為燈L與電壓表是串聯關係,根據串聯電路“一斷全斷”判斷,如果它發生斷路,電壓表與電源負極的連線也一定會發生中斷,這樣一來就一定沒有電流流過電壓表,那麼,電壓表就肯定沒有讀數了,所以不正確的是B選項。
【例題2】
如圖所示,電源電壓為12V,閉合開關S,移動滑動變阻器的滑片P,小燈泡始終不亮,電流表示數為0,電壓表示數為12V,則電路發生的故障可能是( )
A. 開關接觸不良 B.電流表斷路 C.滑動變阻器斷路 D.燈泡斷路
分析與解:
電壓表有讀數,說明它兩端與電源的正、負極之間的連線是完好的,是沒有中斷的,所以可以迅速排除A、B、C三個答案。
下面來驗證選項D的正確性:閉合開關S之後,當燈泡發生斷路時,電壓表與滑動變阻器、電流表串聯接入了電路,如下圖中粗藍色線段所示:
由於電壓表自身的電阻非常大(一般可看作是“∞”),所以,造成電路中的電流非常小,(但一定不等於零,等於零的話,電壓表就不會有示數了!)可以理解成小到沒辦法引起電流表指標的偏轉,此時,電壓表測量的正是電源電壓。因此,電流表的讀數為0,而電壓表的讀數為12V。(等我們學習了高中物理後就知道了,這是外電路發生了斷路的緣故。)
等效電路如圖所示:
【例題3】
下面這個例子也是同樣的道理,電燈不亮,可能是斷路或短路,總之,就是沒有電流經過電燈的原因,所以不容易突破,要另想其他辦法。
注意到題目提供的資訊,“電流表的指標幾乎不動”,這說明電流表中的電流非常地微弱,為什麼會這樣呢?那是因為電壓表和電流表串聯在了一起,圖中的電壓表在正常情況下是測量第一盞燈兩端的電壓(電壓表和第一盞燈並聯),由於這盞燈發生了斷路現象,從而導致電壓表與電流表、電源、開關、第二盞燈組成了一個串聯電路。
此外,分析電路故障問題時,如果題目沒有特別說明,一般把電壓表和電流表看成是理想表:電壓表的電阻無窮大“∞”,電流表的電阻無窮小“0”。
看下面的例題:
【例題4】
分析與解:
按照小紅的這種接法(甲圖),由於電流表的電阻非常小,可以看成是一根導線和電源並聯了,所以電源發生了短路現象,劇烈發熱,從而導致電流表被燒壞,而電壓表與電燈串聯之後與電流表並聯,根據並聯電路“一短全短”的性質,電壓表和電燈所在的支路也會發生短路,但是電壓表不會燒壞,因為電燈起到了保護的作用(乙圖),所以B選項是正確的。
如果沒有了電燈的保護(丙圖),電壓表將面臨和電流表一樣的命運 ── 燒燬!
照明電路的故障
照明電路除了掌握“火線零線並排走,零線直接進燈座;火線接進保險盒,再過開關進燈座。”的基本接線原則以外,還要掌握電路中電流過大的兩個原因:
① 總功率過大 (同時工作的用電器過多)
② 短路(火、零線直接相連)
此時,保險絲熔斷或空氣開關跳閘。
【例題5】
分析與解:
保險絲完好,說明電路沒有出現功率過大或者短路的現象。
試電筆插入插座的左孔後,氖管發光,說明直接與火線相連了;插進右孔也發光,說明間接和火線相連了。但是三盞燈突然全部熄滅,說明有斷路,因此,斷路一定發生在O點左側,也就是進戶的零線斷掉了。
O點右側的零線經電燈右邊的導線、燈座,再經左邊的導線和火線相連,零線變成了火線!所以,試電筆插右孔也會發光。
如下圖所示: