“伏安法測小燈泡電動率”實(shí)驗(yàn)中常見電路故障分析與排查

摘 要： 本文對“伏安法測小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)中常見的電路故障進(jìn)行了歸納分析，并對故障的排查方法進(jìn)行了探討和小結(jié)。

關(guān)鍵詞： “伏安法測小燈泡電動率”實(shí)驗(yàn) 常見電路故障 分析 排查

“伏安法測小燈泡電動率”實(shí)驗(yàn)（電路圖如下圖所示）是初中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用器材最多、難度最大、綜合性最強(qiáng)、操作能力要求最高的實(shí)驗(yàn)，也是歷年中考中考點(diǎn)最多的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)中如何判斷電路中出現(xiàn)的故障又是學(xué)生感到最棘手的問題，也是確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的前提，還是學(xué)生必備的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能。現(xiàn)將該實(shí)驗(yàn)中常見電路故障歸納分析如下：

故障一：閉合開關(guān)后，燈泡不亮，電流表、電壓表示數(shù)均為零。

分析：因?yàn)殡娏鞅淼氖緮?shù)為零，所以故障可能是電路中有斷路。

又因?yàn)殡妷罕淼氖緮?shù)為零，所以故障可能是電壓表的測量范圍以外有斷路。

排查方法：（1）檢查滑動變阻器是否斷路；（2）檢查電流表是否斷路；（3）檢查開關(guān)接線是否松動或虛接。

故障二：閉合開關(guān)后，燈泡不亮，電流表有讀數(shù)，電壓表無讀數(shù)。

分析：閉合開關(guān)后，燈泡不亮的原因有兩種：一是燈泡短路；二是電路中有斷路。因?yàn)殡娏鞅碛凶x數(shù)，所以，我們可以排除電路中有斷路，則電路故障應(yīng)為燈泡短路。因?yàn)殡妷罕頊y量燈泡兩端的電壓，當(dāng)燈泡短路時，燈泡兩端的電壓為零，所以電壓表的示數(shù)為零。

排查方法：檢查燈泡兩端的接線是否直接相連造成燈泡短路。

故障三：閉合開關(guān)后，燈泡不亮，電流表無讀數(shù)，電壓表有讀數(shù)。

分析：如前所述，閉合開關(guān)后，燈泡不亮的原因有二：一是燈泡短路；二是電路中有斷路。因?yàn)殡娏鞅頍o讀數(shù)，所以，電路故障可能為斷路。又因?yàn)殡妷罕碛凶x數(shù)，所以，電壓表測量范圍以外為通路。只能是電壓表測量范圍以內(nèi)斷路，即燈泡斷路。

排查方法：（1）檢查燈泡與底座接觸是否良好；（2）檢查燈座接線是否松動或虛接；（3）檢查燈絲是否完好。

故障四：閉合開關(guān)后，電表（電流表或電壓表）的指針向無刻度方向（或負(fù)方向）偏轉(zhuǎn)。

分析：電流表和電壓表的接線有嚴(yán)格要求，必須滿足電流由“+”接線柱流進(jìn)，“-”接線柱流出。若“+”“-”接線柱接反了，則電表（電流表或電壓表）的指針會向無刻度方向（或負(fù)方向）偏轉(zhuǎn)。

排查方法：調(diào)換電表（電流表或電壓表）的接線，使電表（電流表或電壓表）的“+”接線柱與電源正極那端相接，負(fù)接線柱與電源負(fù)極那端相接。

故障五：閉合開關(guān)后，電表（電流表或電壓表）的指針擺過了最大刻度線。

分析：電流表和電壓表的使用規(guī)則之一就是所測電流和電壓不能超過它們的最大測量值。學(xué)生電流表有兩個量程：0～0.6A和0～3A；學(xué)生電壓表有兩個量程：0～3V和0～15V。實(shí)驗(yàn)電表前應(yīng)先估測，若不能估測，則先用大量程試觸，若沒有估測或估測不準(zhǔn)，也沒有試觸，所測電流或電壓超過了最大測量值，則閉合開關(guān)后電表指針會擺過最大刻度線。

排查方法：改用大量程。

故障六：閉合開關(guān)后，電流表和電壓表指針擺動幅度大，燈泡發(fā)光強(qiáng)烈，移動滑片，電壓表和電流表的示數(shù)及燈泡亮度隨之改變。

分析：該實(shí)驗(yàn)中，為了保護(hù)電路元件和調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓，電路中串聯(lián)了一個滑動變阻器，而為了使滑動變阻器分擔(dān)較大的電壓，起到保護(hù)電路的作用，在開關(guān)閉合前，滑片要移到最大阻值處，即遠(yuǎn)離連入電路的下接線柱端。若開關(guān)閉合前，滑片沒有移到最大阻值處，則閉合開關(guān)后，因?yàn)殡娐分须娮栎^小，電流較大，同時，燈泡兩端電壓較高，所以，電流表和電壓表的指針擺動幅度較大，燈泡發(fā)光強(qiáng)烈，甚至?xí)龎摹Ｒ苿踊瑫r，滑動變阻器連入電路的電阻改變，電路中的電流、燈泡兩端的電壓、燈泡的亮度都隨之改變。所以，該故障為閉合開關(guān)前滑動變阻器的滑片沒有移到最大阻值處。

排查方法：檢查滑動變阻器接入電路的是哪兩個接線柱（滑動變阻器的正確接線方法是一“上”一“下”），將滑片移到遠(yuǎn)離連入電路的“下”接線柱的一端。

故障七：閉合開關(guān)后，電流表和電壓表的指針擺動幅度較大，燈泡發(fā)光強(qiáng)烈，無論怎樣移動滑片，電流表和電壓表的示數(shù)及燈泡亮度都不變。

分析：燈泡發(fā)光強(qiáng)烈，電流表的示數(shù)較大，說明電路中的電阻太小，即滑動變阻器連入的阻值太小，電壓表的示數(shù)較大，說明燈泡分擔(dān)電壓較大，滑動變阻器分擔(dān)電壓較小或沒有分擔(dān)電壓。因?yàn)闊o論怎樣移動滑片，電流表和電壓表的示數(shù)及燈泡亮度都不變，所以滑動變阻器不起變阻作用。由此可判斷電路故障為：滑動變阻器接線有誤——將滑動變阻器的兩上接線柱接入了電路。此時，滑動變阻器只連入了阻值幾乎為零的金屬棒，電阻線未連入電路，不起變阻作用。

排查方法：將滑動變阻器的接線改為一“上”一“下”，同時，將滑動變阻器的滑片移到遠(yuǎn)離連入電路的“下”接線柱端。

故障八：閉合開關(guān)后，燈泡不亮，電流表、電壓表均有讀數(shù)，但無論怎樣移動滑片，燈泡不亮，兩表的示數(shù)均不變。

分析：電流表有讀數(shù)，則說明電路沒有斷路，電壓表有讀數(shù)，則說明小燈泡也沒有短路；而燈泡不亮，就說明通過燈泡的電流太小。根據(jù)歐姆定律可知，電路中電阻太大，即滑動變阻器連入電路的阻值太大。又根據(jù)無論怎樣移動滑片，兩表的示數(shù)均不變，可知滑動變阻器不起變阻作用。因此，可以判定該電路的故障為滑動變阻器的接線有誤——將兩個“下”線柱接入了電路，此時，相當(dāng)于在電路中接入了一個定值電阻，并不能起到變阻作用。

排除方法：將滑動變阻器的接線改為一“上”一“下”，并將滑片移到遠(yuǎn)離下接線柱端。

以上為“伏安法測小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)中常見的八種電路故障，只有熟悉對故障的分析和排查，才能保證該實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時間，提高實(shí)驗(yàn)效率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>