电学核心概念和关键问题教学

                   ------  电路故障分析

电学在初中物理中占有着很大的比重，具有知识面广，知识点杂，题型变化多，计算公式多特点，这是造成学生学习困难的主要因素。对电学的核心概念和一些关键性问题进行有效的分析、整合，就能给学生指引出一条学习捷径，大大减轻学生的学习负担。初中电学知识归纳为以下几点。

1、一个定律：欧姆定律。欧姆定律是电学中的基本规律，是所有电学知识联系的纽带，是电学题考查的重点。欧姆定律是实验定律，在学习中同学们要掌握其科学探究的方法。

2、二种连接方式：串联与并联。是最基础的电学题考查内容，也是绝大数电学题分析、思考中必不可少的知识点。

3、三个物理量：电流、电压、电阻。从某种意义上讲，电学题的计算就是这三个物理量之间的运算。因此，正确理解这三个物理量是学习的关键，明确每一物理量的含义及单位是学习的重点。

4、四种仪表：电流表、电压表、电能表、滑动变阻器。对于电流表、电压表和电能表主要是掌握其连接方式、量程的选择、读数，这是实验题中经常出现的内容。滑动变阻器在生活实践中、电学实验中都起着重要作用，并且对电学题的变化也是起着媒介的作用。

5、五个重要实验。“探究串、并联电路电流的规律”；“ 探究串、并联电路电压的规律”；“探究电阻中电流跟两端电压、电阻的关系”；“伏安法测电阻”；“测量小灯泡功率”。这五个实验都是历年来中考的热点题型，掌握好实验探究过程的步骤和问题，对同学们学好电学知识大有益处。

通过一定量的习题训练也是掌握电学知识的重要方法。由于电学题题型涉及概念多、规律多、变化多，公式多，使得我们很多学生面对较难的电学题时，往往显得束手无策。应用对电学同一类问题进行归类的方法，有利于培养学生科学的解题思路和习惯，下面结合电路故障分析这类问题进行具体分析。

  电路故障分析是综合考查学生电路知识、电流表、电压表特点以及电路中的物理量的规律等知识的一种类型题，也是考查学生解决实验中可能遇到的实际问题的能力的好形式，但同时也是不少同学感到头疼的题型。下面就以只存在一处故障为例说明故障判断的方法。

 一、断路的判断

   1．断路造成的结果是电路不通，其通常也最为直接的表现为：电路中干路无电流（电流表无读数），且所有用电器不工作（常是灯不亮）；两灯并联，如果只有一灯不亮，则一定是这条支路断路，如果两灯都不亮，则一定是干路断路。

http://s15/bmiddle/0029zVi9zy7dsH90Ph49e&690          &nbs" /> 2．断路的判断方式很多，而初中阶段常用电压表检测法。把电压表分别和逐段两接线柱之间的部分并联，若有示数且比较大（常表述为等于电源电压），则和电压表并联的部分断路（电源除外）。电压表有较大读数，说明电压表的正负接线柱已经和相连的通向电源的部分与电源形成了通路，断路的部分只能是和电压表并联的部分。出现在具体题目中时往往呈现为：将电压表与电路中各元件并联时，多处读数为零，一处读数接近电源电压。

例1　如图1所示，当开关闭合后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，用电压表测量发现Uab=6V，Ubc=0，Ucd=0,若电路中只有一处故障，则其故障原因可能是(    )

  A．开关接触不良，断路了  B．电流表断路了

  C．小灯泡被短路了　　　  D．小灯泡灯丝断了

分析：本题中小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路；用电压表检测时，Uab=6V而其他部分读数为零说明电压表的正负接线柱已经和相连的a、b通向电源的部分与电源形成了通路，断路的部分只能是和电压表并联的开关。所以此题选A

http://s13/bmiddle/0029zVi9zy7dsHa1eBC0c&690          &nbs" />例2在如图2所示的电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L₁、L₂都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，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L₁短路    B.灯L₂短路

    C.灯L₁断路    D.灯L

分析：如图灯L₁、L₂并联，一灯熄灭，说明断路断路，而电流表、电压表的示数都不变，说明灯L₂正常，灯L₁断路，故此题选C 

二、短路的判断

1．短路的具体表现：

（1）整个电路短路。电路中电表没有读数，用电器不工作，电源发热，导线有糊味等；后果是引起火灾、损坏电源，因而是绝对禁止的。

（2）串联电路的局部短路。某用电器（发生短路）两端无电压，电路中有电流（电流表有读数）且较原来变大，另一用电器两端电压变大，一盏电灯更亮等。

http://s16/bmiddle/0029zVi9zy7dsHaN8hp8f&690          &nbs" />2．判断方法： 电压表检测法也是判断电路是否短路优先方法，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；在实验室小灯泡检测法也经常被使用，把小灯泡分别和各部分并联，接到导线部分时小灯泡不亮（被短路）表示导线正常。如接在某一用电器两端小灯泡不亮，则此用电器短路。

例3．在图3所示的电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L₁、L₂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V₂的示数变大，则产生这一现象的原因是 (    )

A.灯L₁断路       B.灯L_l短路                              

    C.灯L₂断路       D.灯L₂短路

分析：分析电路图我们会发现，灯L₁、L₂串联，其中的一盏灯突然变亮，可以断定电路发生短路，又知电压表V_l的示数变小，电压表V₂的示数变大，所以可以判断是灯L_l短路，即B正确。

上述现象只是极其简单的电路中的表象，实际上由于电路的复杂存在多样的变化，因此要根据电表的示数变化和电路特点综合判断。

http://s9/bmiddle/0029zVi9zy7dsHbEO9i98&690          &nbs" />例4 在图4中，当开关 K闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4V。过了两分钟，电压表示数突然变为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，其原因有三：一是电压表没有接好或电压表损坏；二是小灯泡L₂短路；三是小灯泡L₁断路。因为原来电压表有示数，可排除原因一的情况。那么还有两种情况都是可能的。所以答案为：小灯泡L₂短路；小灯泡L₁断路。

同学，相信你现在已经对解决电路故障分析有了一定的思路方法，那就赶快去找几个题目小试牛刀吧，试过之后你定会满怀成就感的。