電學中的短路現象及其教學

現行的義務教育課程標準實驗教科書(人教版)物理八年級第七章中有電學中短路現象的內容，這是平常教學測試和中考的熱點知識。初學物理的人對這方面的問題往往感到不易理解且多有疑惑，現結合實踐談些教學體會。

對于“短路”的概念，2007年版的教材上是這樣描述的：在電路中，如果電流不流經用電器，而是電源兩極直接相連。我們就說電源短路。而2005年版的教材上卻描述為：由于某種原因，電路中不應該相連的兩點直接連接在一起的現象，叫做短路。對于學生而言，前后兩種說法的領會和理解各有不同：前者單從“電源短路”上去講似乎較為簡單明了易于領會，比后者降低了難度。其實，它有局限性：對于交流電源，其兩極不好說明，此外，電路中用電器的短路據此也不好說明。而后者只要能讓學生很好地理解什么是“電路中不應該相連的兩點”就可以了，這里的“兩點”包括以下三種情況：一是生活用電中的零線與火線；二是各種電源的正負兩極；三是處于工作狀態中的所有用電器電路兩端。生活用電中零、火線短路，在極短的時間內會產生巨大的電流，輕則把電路中的保險絲燒斷，重則燒毀導線引發火災事故。若是各種低電壓電源兩極間直接搭接短路，會即刻中斷電源對整個電路的電流供給，時間稍長電源會因發熱而損壞。對于用電器電路兩端的跨接短路，除使該用電器無電流而停止工作外，會引起電路中其他用電器的電壓和電流發生相應的變化，嚴重者將使其他用電器也無法正常工作，甚至被損壞。

教學中適當選用例題，可幫助學生更好地理解短路。

例1：如圖所示，電源電壓恒為6v，L₁與L₂為額定電壓均為3v的相同的小燈泡。當只閉合s₁時和s₁、s₂均閉合時兩燈的發光情況如何?

解析：當只閉合s₁時，相同的L₁與L2串聯，把電源電壓平分各得實際電壓3v，故此時兩燈均正常發光。當s₁、s₁均閉合時，L₂燈被短路無電流不發光，此時電源電壓全加在L₁燈上，遠遠超過燈的額定電壓，則L₁燈將會被燒壞。

在短路現象的教學中，學生往往不能全面地理解短路現象，有的認為只有電源的兩極才會發生短路，有的認為既然發生短路會產生極大的電流，則用電器必然會被燒毀，學生特別對電流有“走捷徑”的特性深感費解。針對這些問題，分別采用實驗和“借喻法”能收到較好的教學效果。

例2：如圖所示電路，當s₁、s₂開關均閉合時能發光的燈是——聯；當s₁、s₂均斷開時，能發光的燈是——聯。(選“串”或“并”)

此題學生在分析時存在如下誤區：電流從電源正極流出經A點到達B點和E點可以有兩條路：一是經L₁燈到達E點，二是經開關s₁到達B點，此時三燈均亮且是串聯。這就是由于對電流有“走捷徑”的特性不理解造成的。在給學生解析時，可借用比喻的方法，如一個人從某地走到另一地，有兩條路可到達目標，其中一條路路況極差，很難走，而另一條路則寬敞平坦方便通行，則人會選擇后者到達目標。電流也一樣，會盡量從電阻小的路徑通過。學生理解了這個道理，就容易分析問題得出正確答案(本題一、二空分別是“并”、“串”)。至于學生對短路是否只會發生在電源兩極間，及用電器短路時是否會被損壞感到疑惑的問題，除了仍可沿用上述的“電流走捷徑”的講法講清被短路的用電器一般不會有電流經過而不會被損壞外，還可采用實驗的方法，使他們消除疑惑。

責編 王學軍