于玉華
中圖分類號:G633.7文獻標識碼:B文章編號:1672-1578(2014)12-0291-02初中物理電學部分,對電路故障的判斷是一個重點也是一個難點,雖然初中物理已經降低認知難度,只研究兩個用電器的連接,雖然學生們都知道電路中電流的形成類似于水流,電流從電源的正極流出,經用電器,最后流回到電源負極。老師們也不止一次的提醒學生:電壓表相當于一個非常大的用電器,大到相當于斷路,如果把電壓表與用電器串聯在同一個電路中,因為電流非常微弱,用電器無法工作,但是電壓表的內阻非常大,所以電壓表的示數非常大,幾乎等于電源電壓。老師們都形象的讓學生認知電流表以及電壓表的特點,但是仍有很多學生"難識廬山真面目,只緣還在迷糊中"。
鑒于初中生好動愛玩的性格特點,不妨用實驗的方法降服電路故障這只攔路虎。
預備:讓學生按照(如圖1)連接好電路,閉合開關,觀察電流表、電壓表的示數。
圖1圖2
第一步:擰下L1,學生觀察到L1、L2都不亮,的示數都變為零。
第二步:L1復位,擰下L2,學生觀察到L1、L2都不亮,示數變為零,示數變大,幾乎等于電源電壓。
學生很輕松的總結出:兩燈串聯時,如果兩燈都不亮, 的示數變為零,則一定是斷路,再根據電壓表的示數判斷是哪盞燈斷路,如果 示數為零,是L1斷路;如果 有示數,則是L2斷路。(與電壓表并聯的燈泡斷路時,電壓表示數很大,幾乎等于電源電壓;反之,電壓表示數為零。)
第三步:用導線并聯在L1兩端,學生觀察到L1不亮,L2亮, 示數都變大。
第四步:用導線并聯在L2兩端,學生觀察到L2不亮,L1亮, 示數變大,示數變為零。
學生總結出:兩燈串聯時,如果一燈亮一燈不亮, 有示數,則一定是短路,再根據電壓表的示數判斷是哪盞燈短路, 有示數,是L1短路, 無示數,則是L2短路。(與電壓表并聯的燈泡短路時,電壓表示數為零;反之,電壓表有示數。)
四步實驗做完,學生知道首先根據燈的亮滅情況先判斷出斷路還是短路,再根據電壓表的示數作出具體判斷。
學生有了直觀的感知,結合電流表電壓表的特點,電路故障這個難關就順利通過了。我們不妨來看這樣幾道電路故障題吧。
例1、在(如圖2)所示電路中,開關閉合時電路中的電流表沒有示數,但電壓表有示數,那么電路發生故障的原因可能是()
A.燈泡L1燈絲斷了B.燈泡L2燈絲斷了
C.燈泡L1短路D.燈泡L2短路
分析:由電路可知,兩只燈泡串聯,電流表測量電路電流,電壓表測量燈泡L2兩端電壓,閉合開關電流表沒有示數,說明電路是斷路;因為電壓表有示數,說明電壓表的正負接線柱與電源的正負極之間連接完好,因此L1完好,沒有發生斷路。
解:A、如果燈泡L1燈絲斷了,整個電路是斷路,電流表電壓表都沒有示數.此選項不符合題意;
B、如果燈泡L2燈絲斷了,電流表、燈泡L1、L2是斷路,電流表無示數;電壓表與燈泡L1、電源是通路有示數.此選項符合題意;
C、如果燈泡L1短路,電流表是通路有示數,電壓表是通路有示數.此選項不符合題意;
D、如果燈泡L2短路,電流表是通路有示數,電壓表短路無示數.此選項不符合題意.
故選B.
例2、在(如圖3)所示電路中,電源電壓6V,電壓表示數是6V,當電路出現故障,只有一盞燈不發光,則電路故障是()
A.燈L2斷路 B.燈L2短路C.燈L1斷路D.燈L1短路
分析:開關閉合時,發現只有一只燈泡發光,說明電路有短路現象,而沒有發生斷路。電壓表有示數為6V,說明與電壓表并聯的L2沒有短路,電壓表有示數,而且等于電源電壓,說明電壓表的正負接線柱與電源正負極之間連接是連通的。
解:A、C、兩燈串聯,若L1、L2其中任一個斷路,另一個都不會發光,故A、C都錯,不符合題意.
B、燈L2短路,L2不發光、L1發光,電壓表無示數,故B錯,不符合題意.
D、燈Ll短路,L1不亮、L2亮,電壓表有示數,測量L2兩端電壓,并且等于電源電壓為6V,故D正確,符合題意.
故選D
例3:(如圖4)所示,當開關閉合后,發現電壓表的示數為零,若電路中只有一處故障,則不可能出現故障是()
圖3圖4圖5
A.L2的燈絲斷開B.L1的燈絲斷開
C.電壓表接線斷開D.開關接能不良
分析:電路圖可知:兩只燈泡串聯,電壓表測量L1兩端電壓。電壓表示數為零,說明電壓表可能被短路或由于斷路使電壓表不能與電源兩極相連。
A、L2的燈絲斷開時,電壓表不能與電源的正極相連,故示數為零;不符合題意;
B、L1的燈絲斷開時,電壓表能與電源兩極相連,則電壓表有示數;符合題意;
C、電壓表接線斷開時,電壓表不能與電源兩極相連,則電壓表示數為零,不符合題意;
D、開關連接不良時,電壓表不能與電源的正極相連,故示數為零;不符合題意.
故選B.
例4:在(如圖5)所示的電路中,閉合開關S,燈L不亮,電壓表有示數,若電路故障在燈L或電阻R上某一處,對于故障的分析,下列判斷正確的是()
A.一定是電阻R斷路
B.用導線連接電阻R兩端,根據燈的亮暗可以檢測出故障原因
在電路中再串聯一個電流表,根據電流表有無示數可以檢測出故障原因
D.在L兩端再并聯一個電壓表,根據電壓表有無示數可以檢測出故障原因
分析:由電路圖知,燈泡和電阻串聯,電壓表測量R兩端電壓;電路故障包括短路和斷路;根據電壓表的示數和燈泡的亮暗情況,逐步分析即可判出故障。
解:A、閉合開關S電壓表有示數,說明與電壓表的正負接線柱與電源兩極相連,因此故障可能是燈L短路,或電阻R斷路;故A錯誤;
B、如果L短路,則用導線連接電阻R兩端將發生電源短路,不僅燈泡不會發光,還將燒壞電源,故B錯誤;
C、在電路中串聯一個電流表,電流表有示數,說明故障為L短路;如果電流表無示數,說明故障為R斷路;故C正確;
D、在L兩端并聯一個電壓表,無論L短路,還是R斷路,電壓表都沒有示數,故D錯誤。
故選C。
一個簡單的小實驗,幫我們解決了大問題,結合電流表、電壓表的特點,分析電路故障題是不是很輕松了?結合你手邊的資料,來試試吧。