初中物理电路中“短路”的判断技巧

教育   2024-11-07 23:19   新疆  
在初中物理电路中,短路是一个重要的概念,也是电路分析中的一个难点。短路指的是电流不经过用电器,直接从正极经过导线流回负极的现象。这会导致电路中的用电器无法正常工作,甚至可能损坏电源。因此,学会判断电路中的短路现象是非常重要的。“短路”的正确判断在中招考试中占有非常重要的地位,短路影响串并联电路的判断、电流表测量对象的判断,电路故障的判断等。短路对于很多学生确实是个难点和易错点。
一、电路有三种状态:通路、断路(开路)、短路。
  1. 通路:正常接通的电路,即用电器能够工作的电路。(本质:有电流通过)。
  2. 断路:电路中如果某处被切断,电路中就不会有电流流过。(本质:没有电流通过)。
  3. 短路:直接用导线将电源的正、负极连接起来或用导线把用电器两端连接起来。(本质:没有电流流过通用某个电器或某段电路)。
二、短路解析
1.短路的出现的现象:电流直接从导线通过了,没有通过被导线连接两端的用电器或含有用电器的电路,这一部分用电器或电路不能工作。
2.短路电路的判断方法:
(1)直接用导线将电源的正、负极连接起来
(2)直接用导线把用电器两端连接起来。
本质:就是电流抄近路了,所谓的近路就是只有导线的电路。
3.导线有两种情况:
(1)只有导线。
(2)含有开关或电流表的导线。
因为电流表、开关、导线,的电阻都很小(初中物理认为是零)所以都可以看成一根导线。
三、短路的种类
短路分为两种:(1)全部短路(又叫电源短路)。2)局部短路(又叫用电器短路)。
(1)全部短路:又叫电源短路,即电流不经过任何用电器,直接由正极经过导线流回负极,这时电路中的电流非常大,容易损坏电源,甚至引起火灾。这样的短路是不允许的。
 下面就是电源短路的电路图,即使闭合开关电灯也不会发光,电流直接沿短路的导线从电源的正极流回负极(图中红色部分)。
 
 下面的仿真电路更直观一些:当闭合电源上方的开关时,构成了电源短路,电灯熄灭;断开那个开关时,电路恢复正常,电灯发光。
下面的图。这种是最直观的。开关闭上,电流沿着绿色的部分走,不经过用电器直接连接电源的正负极,造成电源损坏。
怎么判断全部短路:
全局短路,在这里我教大家一个”笨“方法,但凡能找到一根导线能够直接把电源正负极沿路径连接起来的,就会造成全局短路。如下图所示,不管是怎么变形都是”短路“。

遇到电流表的时候可以看作是导线的。如下图也是短路。
(2)局部短路:叫部分电路短路、用电器短路,即一根导线接在用电器(部分电路)的两端,此用电器(部分电路)被短路,接通电路时,被短路的用电器中没有电流,该用电器不工作。
局部短路一般来讲不会对电池造成损伤,只会使某个用电器失效。通常也叫做短接。如下图所示,L2被短路。当开关闭合时,电流会绕过L2,L2不能发光,但L1仍能发光,电源不会损坏。
仿真电路的情况,当下方的开关闭合时,左侧的电灯被短路,该灯熄灭,但右侧电灯仍然发光。(大家不要过多关注右侧电灯亮度的变化,学过欧姆定律和电功率后就能理解了。)
怎么判断局部短路:
这里教大家一种”围“的方法。把用电器看作是"山羊",用”围栏“把它围住就出不去了(失效了)。请看下列电路图中绿线部分,被绿线围住的都是被局部短路的部分。
这个”围“的方法,指的是一根导线两端直接(请注意是直接)围住某一个或者多个用电器,中间不能经过电源或者是电压表,但电流表相当于导线,所以经过电流表也是算是直接围住用电器。如下图这个也是局部短路。
对于只有一个用电器的电路来说,用电器短路就是电源短路。如下图,闭合开关后,电流沿红色导线从电源正极流向负极,电灯中没有电流,不发光。这样容易损坏电源。
对于并联电路来说,某用电器短路其实也是电源短路。如下图,两盏电灯并联,有一条导线连接在下方电灯的两端,使该灯被短路。闭合开关后,电流沿红色导线直接从电源正极流向负极,不经过任何用电器,两电灯中没有电流,都不发光。这实际是电源短路,容易损坏电源。
 
综上,我们平时所说的“局部短路”实际是针对串联电路环境的。
四、短路和断路的区别
1.短路和断路故障发生时电流表测定值的区别:
短路故障电流测定值:短路故障是由电流过大引起的,所以如果我们用电流表去测量短路的线路的话就会显示出较大的电流。如果电流过大就一定是发生短路故障了。
断路故障电流测定值:断路电路中是没有电流通过的,所以用电流变来测量断路电路时,是没有读数的。在实际中,我们可以依据二者的电流表测定值的不同进行区分和诊断。
2.短路和断路故障发生时电阻表测定值的区别:
短路故障电阻测定值:如果我们将电阻表连在电路中,发现电路中电阻非常小,趋近于零,那么就一定是发生短路现象了。
断路故障电流测定值:如果我们将电阻表连在电路中没有读数,就是发生了断路故障。诊断出故障的原因之后,如果是短路,我们首先要电源断开,然后在进行检修。如果是短路我们可以用电流表对线路进行分段测试,检测出断路的故障点再进行维修。
五、短路与断路的判断口诀
口诀1.两灯串联时,如果只有一个灯不亮,则此灯一定是短路了,如果两灯都不亮,则电路一定是断路了;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。在并联电路中,故障不能是短路,因为如果短路,则电源会烧坏。
口诀2.分析电路应有方法:先判串联和并联;电表测量然后断。一路到底必是串;若有分支是并联。
口诀3.A表相当于导线;并时短路会出现。如果发现它并源;毁表毁源实在惨。若有电器被它并;电路发生局部短。
口诀4.连接电路怎么办:串联很简单,各个元件依次连;并联有点难,连干路,标节点;支路可要条条连,连好再检验。
口诀5.A表串其中;V表并两端。线柱认真接;正(进)负(出)不能反。量程不能忘;大小仔细断。
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