电学与磁学 · 人教版九年级物理第十六章

串并联电路故障排查与滑动变阻器模拟器

电学故障排查秒杀定理：电压表有示数且接近电源电压，说明“电压表两端测量的支路发生断路”（外部通路完好）；电压表示数为 0，说明“该支路被短路”或“外部有断路”。

本地计算 · 数据不上传

考点预设与典型误区：

3D 物理实验视窗● 60 FPS

速度:

实验控制变量

电源电压 U

定值电阻 R1

变阻器阻值 R2

电路故障模式

干路电流表示数 I

R1两端电压表 U1

变阻器两端电压 U2

电路工作状态

【实时推导与公式代入】

基本公式： --

代入过程： --

物理状态： --

【题干】 电源电压 6V 保持不变，定值电阻 R1=10Ω 与滑动变阻器 R2 串联。闭合开关后，发现电流表读数为 0，电压表（并联在 R1 两端）读数为 6V。电路发生了什么故障？

【详细计算步骤】

定值电阻 R1 发生断路！电流表示数为 0 说明电路存在断路；电压表有读数且等于电源电压 6V，说明电压表与电源正负极之间的导线、开关、变阻器均完好，断路点必定发生在电压表两接线柱之间的 R1 上。

【题干】 滑动变阻器标有“50Ω 1.5A”字样，各代表什么物理含义？滑动变阻器接入电路时为什么要“一上一下”？

【详细计算步骤】

1) “50Ω”表示该滑动变阻器的最大阻值是 50Ω；“1.5A”表示允许通过的最大安全电流是 1.5A；2) “一上一下”接线才能将金属杆和电阻丝接入电路；若“同上”相当于连入一根导线（阻值几乎为零）；若“同下”相当于连入一个定值大电阻（滑片移动无效）。

Q1. 变式 1：在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于什么位置？为什么？

Q2. 变式 2：什么是动态电路中的“串反并同”原则？

Q3. 变式 3：并联电路中，一条支路断路，其他支路上的用电器工作状态会受影响吗？家庭电路为什么要采用并联？

电压表能直接并联在电源两端吗？电流表能直接连在电源两端吗？

电压表可以！因为电压表内阻极大（几千欧到几兆欧），直接连电源只有微安级微弱电流，安全测得电源电压；电流表绝对禁止！电流表内阻极小（接近零），直接接电源相当于短路，瞬间烧毁电表甚至引发火灾。

为什么灯泡两端短路时，灯泡会熄灭？

短路相当于在灯泡两端并联了一根电阻几乎为零的纯铜导线。根据分流原理，绝大部分电流选择从导线走，流过灯泡的电流几乎为零，灯泡两端无电压差，无法发光。

家庭电路中“跳闸”最常见的两个原因是什么？

1) 发生短路（零线与火线直接碰线，总电阻瞬间接近零，电流瞬间飙升至上百安培触发空气开关瞬间跳闸）；2) 用电器总功率过大超负荷（I_总 = P_总 / U，过多大功率电器同时开启导致总电流超标过载跳闸）。

串联电路中，电阻越大的元器件分得的电压越大还是越小？

越大！串联电路电流处处相等（I1 = I2 = I）。由欧姆定律 U = IR 可知，U 与 R 成正比（U1/U2 = R1/R2），阻值越大的电阻分得的电压份额越高。