《3設(shè)計電路》講義

《3設(shè)計電路》講義同學(xué)們，咱們現(xiàn)在已經(jīng)到了湘科版五年級上冊的第四單元啦，這個單元是電與我們的生活，今天咱們要重點來講一講設(shè)計電路呢。一、電路的基本組成部分（一）電源同學(xué)們，你們想啊，電就像水一樣，得有個源頭，這個源頭就是電源。電源就像一個超級能量包，它能給電提供能量。咱們常見的電源有電池，就像咱們玩具里用的那種小電池，還有家里墻上的插座，那可是連接著大電源呢。電池就像一個個小小的能量小倉庫，能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。比如說咱們的遙控汽車，把電池裝上，汽車就能跑起來啦，這就是電池這個電源在發(fā)揮作用。（二）導(dǎo)線有了電源還不行呀，電得有個路走，這就是導(dǎo)線的作用啦。導(dǎo)線就像小電的高速公路，能讓電在上面跑得飛快。咱們生活中的電線就是導(dǎo)線，它們一般都是用銅或者鋁做的，因為這些金屬很容易讓電通過。就像咱們上次在科學(xué)課上做的小實驗，把一個小燈珠、電池和幾根銅絲連起來，銅絲就是導(dǎo)線，要是沒有銅絲，電就沒辦法從電池跑到燈珠那里，燈珠就亮不了啦。（三）用電器電源提供了電，導(dǎo)線給電鋪好了路，那電用來干啥呢？這就用到用電器啦。用電器就是把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的東西。比如說電燈，它能把電能轉(zhuǎn)化成光能，讓咱們能看到東西；還有電視機(jī)，它能把電能轉(zhuǎn)化成光能、聲能，這樣咱們就能看到畫面聽到聲音啦。再比如咱們的小風(fēng)扇，電能一進(jìn)去，小風(fēng)扇就呼呼轉(zhuǎn)起來了，這是把電能轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能。（四）開關(guān)這個可重要啦，開關(guān)就像一個小門衛(wèi)。它能控制電路的通和斷。當(dāng)開關(guān)打開的時候，就像小門衛(wèi)把路打開了，電就能在電路里跑起來；要是開關(guān)關(guān)上了呢，小門衛(wèi)就把路堵住了，電就過不去了。就像咱們家里的燈開關(guān)，你想開燈的時候就按一下或者拉一下，燈就亮了，不想讓燈亮的時候再操作一下開關(guān)，燈就滅了。二、簡單電路的連接（一）串聯(lián)電路咱們先來說說串聯(lián)電路。串聯(lián)電路就像小朋友們手拉手排成一隊一樣。在串聯(lián)電路里，用電器是一個接一個地連接在電路里的。比如說，咱們有一個電池、一根導(dǎo)線、兩個小燈珠和一個開關(guān)。咱們先把電池的正極用導(dǎo)線連接到一個小燈珠的一個連接點上，然后這個小燈珠的另一個連接點再用導(dǎo)線連接到另一個小燈珠的一個連接點上，第二個小燈珠的另一個連接點再用導(dǎo)線連接到開關(guān)的一端，開關(guān)的另一端再用導(dǎo)線連接到電池的負(fù)極。這樣就組成了一個串聯(lián)電路。這時候你會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你把開關(guān)打開的時候，兩個小燈珠都會亮起來。而且呀，你要是拿掉其中一個小燈珠，另一個小燈珠就不亮了，就像小朋友手拉手，中間一個小朋友跑開了，這一隊就斷開了。我給你們講個我小時候的事兒啊。有一次我想自己做個小燈籠，就想著用小燈珠讓燈籠亮起來。我就按照串聯(lián)電路的方法來做。我找來了電池、導(dǎo)線和幾個小燈珠。剛開始我沒太弄明白怎么連接，結(jié)果小燈珠怎么都不亮。我就仔細(xì)地檢查每一個連接點，發(fā)現(xiàn)有一個地方導(dǎo)線沒接好，有點松動。我把它接緊之后，小燈珠就亮起來啦，當(dāng)時我可高興了呢。而且我發(fā)現(xiàn)，要是我把其中一個小燈珠取下來，整個燈籠就不亮了，這就是串聯(lián)電路的特點。（二）并聯(lián)電路那并聯(lián)電路又是什么樣的呢？并聯(lián)電路就像好多條路通向不同的地方一樣。在并聯(lián)電路里，用電器是并列地連接在電路里的。咱們還是用電池、導(dǎo)線、兩個小燈珠和一個開關(guān)來舉例。咱們先把電池的正極用導(dǎo)線連接到開關(guān)的一端，開關(guān)的另一端用導(dǎo)線引出兩條支路。在一條支路上連接一個小燈珠，在另一條支路上也連接一個小燈珠，然后這兩個小燈珠的另一端再用導(dǎo)線連接到電池的負(fù)極。這時候你會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你打開開關(guān)的時候，兩個小燈珠都會亮起來。而且啊，要是你拿掉其中一個小燈珠，另一個小燈珠還是會亮的，就像好多條路，其中一條路堵住了，其他的路還能走一樣。我再給你們講個觀察到的現(xiàn)象。我們家有那種插排，上面可以插好幾個電器。有一次我發(fā)現(xiàn)，我把臺燈插在插排上，然后又把手機(jī)充電器插在插排上。當(dāng)我把插排的開關(guān)打開的時候，臺燈亮了，手機(jī)也能充電。這就有點像并聯(lián)電路，臺燈和手機(jī)充電器就像兩個用電器并列地連接在電路里，它們可以各自工作，互不影響。三、電路的設(shè)計原則（一）安全性同學(xué)們，在設(shè)計電路的時候，安全性是非常重要的。電這個東西雖然很有用，但是如果不小心也很危險。比如說，咱們在選擇導(dǎo)線的時候，要選擇合適粗細(xì)的導(dǎo)線。如果導(dǎo)線太細(xì)了，當(dāng)電流比較大的時候，導(dǎo)線就會發(fā)熱，甚至可能會著火呢。就像咱們用很細(xì)的小鐵絲去連接一個大功率的用電器，小鐵絲肯定受不了。還有啊，在連接電路的時候，一定要先把電源斷開，要是帶電操作的話，很容易觸電的。我聽說有個人在修家里的電燈的時候，沒有斷開電源就去換燈泡，結(jié)果不小心觸電了，可嚇人了。所以咱們在設(shè)計電路的時候，一定要把安全放在第一位。（二）合理性除了安全，合理性也很重要。什么是合理性呢？就是咱們要根據(jù)用電器的功率和需要來設(shè)計電路。比如說，如果咱們要給一個小鬧鐘供電，用一節(jié)小電池就足夠了，沒必要用很大的電源。再比如說，如果咱們要設(shè)計一個房間的照明電路，咱們要考慮到房間的大小、需要的亮度等等。如果房間很大，但是只裝了一個很小功率的燈，那房間就會很暗；要是裝了太多大功率的燈，又會浪費電。所以要合理地選擇用電器的功率和數(shù)量，合理地安排電路的連接方式。（三）簡單性在設(shè)計電路的時候，咱們也要盡量讓電路簡單。簡單的電路容易理解、容易檢查和維修。就像咱們剛剛說的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，這就是比較簡單的電路形式。要是把電路設(shè)計得特別復(fù)雜，就像一團(tuán)亂麻一樣，要是出了問題，都不知道從哪里下手去檢查呢。比如說，我見過一個很復(fù)雜的電路模型，里面有好多用電器，連接方式也很奇特，結(jié)果這個電路模型老是出問題，修的人都頭疼得很呢。所以咱們要在滿足需求的前提下，讓電路盡量簡單。四、電路設(shè)計的實際應(yīng)用（一）家庭電路咱們家里的電路就是一個很典型的電路設(shè)計的例子。咱們家里有好多用電器，像電燈、電視、冰箱、洗衣機(jī)等等。這些用電器都是并聯(lián)在電路里的。為什么呢？因為這樣每個用電器都可以獨立工作，互不影響。比如說，你打開冰箱的時候，不會影響到電視的工作。而且家里的電路還有保險絲，這是為了防止電流過大。要是電路里的電流突然變得很大，超過了保險絲能承受的范圍，保險絲就會熔斷，這樣就可以保護(hù)電路里的其他設(shè)備，避免發(fā)生危險。我記得有一次，我們家突然停電了。我就和爸爸一起檢查電路。我們發(fā)現(xiàn)原來是有一個用電器短路了，電流變得特別大，結(jié)果保險絲就熔斷了。爸爸就換了一個新的保險絲，然后把那個短路的用電器修好了，家里就又有電了。這就說明保險絲在家庭電路里是非常重要的。（二）簡單電子設(shè)備像咱們的手電筒，這也是一個簡單的電路設(shè)計。手電筒里有電池作為電源，有小燈珠作為用電器，有導(dǎo)線連接它們，還有開關(guān)來控制電路的通斷。再比如說，咱們的電子手表，雖然它看起來很小，但是里面也有一個小小的電路。這個電路也是經(jīng)過精心設(shè)計的，它能把電池的電能轉(zhuǎn)化成能讓手表顯示時間的能量。五、電路設(shè)計的步驟（一）確定需求在設(shè)計電路之前，咱們要先確定需求。比如說，咱們要設(shè)計一個照明電路，那咱們就要知道這個照明的范圍有多大，需要多亮的光，是要持續(xù)照明還是可以間歇性照明等等。如果是要給一個小玩具設(shè)計電路，咱們就要知道這個玩具需要什么樣的功能，是要會動呢，還是只要能發(fā)出聲音或者光就可以了。（二）選擇合適的組件根據(jù)需求確定之后，咱們就要選擇合適的組件了。如果是需要比較大的電能，咱們可能就需要選擇比較大的電池或者電源；如果是要讓電流很穩(wěn)定，可能就需要一些特殊的電源或者電路元件。對于用電器，咱們也要根據(jù)需求來選擇。如果是要照明，就要選擇合適功率的燈珠或者燈泡；如果是要產(chǎn)生聲音，就要選擇合適的揚聲器之類的。而且導(dǎo)線也要根據(jù)電流的大小來選擇合適的粗細(xì)。（三）繪制電路圖這一步可重要啦。咱們要把自己設(shè)計的電路用電路圖的形式畫出來。就像畫畫一樣，不過這個畫有它自己的規(guī)則。咱們要用特定的符號來表示電源、導(dǎo)線、用電器和開關(guān)等等。比如說，用一條長的直線和一條短的直線表示電池，用一個圓圈中間有個叉表示燈泡，用一根折線表示開關(guān)。這樣畫出來的電路圖可以讓咱們更清楚地看到電路的結(jié)構(gòu)，也方便咱們檢查有沒有錯誤。（四）連接電路并測試畫好電路圖之后，咱們就可以按照電路圖來連接電路啦。在連接的時候，一定要小心謹(jǐn)慎，按照之前說的安全原則來操作。連接好之后，咱們要進(jìn)行測試?？纯从秒娖髂懿?/p>