《3設(shè)計(jì)電路》講義

《3設(shè)計(jì)電路》講義同學(xué)們，咱們現(xiàn)在已經(jīng)到了湘科版五年級(jí)上冊(cè)的第四單元啦，這個(gè)單元是電與我們的生活，今天咱們要重點(diǎn)來(lái)講一講設(shè)計(jì)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(gè)源頭，這個(gè)源頭就是電源。電源就像一個(gè)超級(jí)能量包，它能給電提供能量。咱們常見(jiàn)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(gè)個(gè)小小的能量小倉(cāng)庫(kù)，能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。比如說(shuō)咱們的遙控汽車(chē)，把電池裝上，汽車(chē)就能跑起來(lái)啦，這就是電池這個(gè)電源在發(fā)揮作用。（二）導(dǎo)線(xiàn)有了電源還不行呀，電得有個(gè)路走，這就是導(dǎo)線(xiàn)的作用啦。導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)就是導(dǎo)線(xiàn)，它們一般都是用銅或者鋁做的，因?yàn)檫@些金屬很容易讓電通過(guò)。就像咱們上次在科學(xué)課上做的小實(shí)驗(yàn)，把一個(gè)小燈珠、電池和幾根銅絲連起來(lái)，銅絲就是導(dǎo)線(xiàn)，要是沒(méi)有銅絲，電就沒(méi)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(xiàn)給電鋪好了路，那電用來(lái)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(shuō)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(huà)面聽(tīng)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(lái)了，這是把電能轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能。（四）開(kāi)關(guān)這個(gè)可重要啦，開(kāi)關(guān)就像一個(gè)小門(mén)衛(wèi)。它能控制電路的通和斷。當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)的時(shí)候，就像小門(mén)衛(wèi)把路打開(kāi)了，電就能在電路里跑起來(lái)；要是開(kāi)關(guān)關(guān)上了呢，小門(mén)衛(wèi)就把路堵住了，電就過(guò)不去了。就像咱們家里的燈開(kāi)關(guān)，你想開(kāi)燈的時(shí)候就按一下或者拉一下，燈就亮了，不想讓燈亮的時(shí)候再操作一下開(kāi)關(guān)，燈就滅了。二、簡(jiǎn)單電路的連接（一）串聯(lián)電路咱們先來(lái)說(shuō)說(shuō)串聯(lián)電路。串聯(lián)電路就像小朋友們手拉手排成一隊(duì)一樣。在串聯(lián)電路里，用電器是一個(gè)接一個(gè)地連接在電路里的。比如說(shuō)，咱們有一個(gè)電池、一根導(dǎo)線(xiàn)、兩個(gè)小燈珠和一個(gè)開(kāi)關(guān)。咱們先把電池的正極用導(dǎo)線(xiàn)連接到一個(gè)小燈珠的一個(gè)連接點(diǎn)上，然后這個(gè)小燈珠的另一個(gè)連接點(diǎn)再用導(dǎo)線(xiàn)連接到另一個(gè)小燈珠的一個(gè)連接點(diǎn)上，第二個(gè)小燈珠的另一個(gè)連接點(diǎn)再用導(dǎo)線(xiàn)連接到開(kāi)關(guān)的一端，開(kāi)關(guān)的另一端再用導(dǎo)線(xiàn)連接到電池的負(fù)極。這樣就組成了一個(gè)串聯(lián)電路。這時(shí)候你會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你把開(kāi)關(guān)打開(kāi)的時(shí)候，兩個(gè)小燈珠都會(huì)亮起來(lái)。而且呀，你要是拿掉其中一個(gè)小燈珠，另一個(gè)小燈珠就不亮了，就像小朋友手拉手，中間一個(gè)小朋友跑開(kāi)了，這一隊(duì)就斷開(kāi)了。我給你們講個(gè)我小時(shí)候的事兒啊。有一次我想自己做個(gè)小燈籠，就想著用小燈珠讓燈籠亮起來(lái)。我就按照串聯(lián)電路的方法來(lái)做。我找來(lái)了電池、導(dǎo)線(xiàn)和幾個(gè)小燈珠。剛開(kāi)始我沒(méi)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(gè)連接點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)地方導(dǎo)線(xiàn)沒(méi)接好，有點(diǎn)松動(dòng)。我把它接緊之后，小燈珠就亮起來(lái)啦，當(dāng)時(shí)我可高興了呢。而且我發(fā)現(xiàn)，要是我把其中一個(gè)小燈珠取下來(lái)，整個(gè)燈籠就不亮了，這就是串聯(lián)電路的特點(diǎn)。（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(xiàn)、兩個(gè)小燈珠和一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)舉例。咱們先把電池的正極用導(dǎo)線(xiàn)連接到開(kāi)關(guān)的一端，開(kāi)關(guān)的另一端用導(dǎo)線(xiàn)引出兩條支路。在一條支路上連接一個(gè)小燈珠，在另一條支路上也連接一個(gè)小燈珠，然后這兩個(gè)小燈珠的另一端再用導(dǎo)線(xiàn)連接到電池的負(fù)極。這時(shí)候你會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你打開(kāi)開(kāi)關(guān)的時(shí)候，兩個(gè)小燈珠都會(huì)亮起來(lái)。而且啊，要是你拿掉其中一個(gè)小燈珠，另一個(gè)小燈珠還是會(huì)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(gè)觀(guān)察到的現(xiàn)象。我們家有那種插排，上面可以插好幾個(gè)電器。有一次我發(fā)現(xiàn)，我把臺(tái)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(kāi)關(guān)打開(kāi)的時(shí)候，臺(tái)燈亮了，手機(jī)也能充電。這就有點(diǎn)像并聯(lián)電路，臺(tái)燈和手機(jī)充電器就像兩個(gè)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(jì)原則（一）安全性同學(xué)們，在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，安全性是非常重要的。電這個(gè)東西雖然很有用，但是如果不小心也很危險(xiǎn)。比如說(shuō)，咱們?cè)谶x擇導(dǎo)線(xiàn)的時(shí)候，要選擇合適粗細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)。如果導(dǎo)線(xiàn)太細(xì)了，當(dāng)電流比較大的時(shí)候，導(dǎo)線(xiàn)就會(huì)發(fā)熱，甚至可能會(huì)著火呢。就像咱們用很細(xì)的小鐵絲去連接一個(gè)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(shí)候，一定要先把電源斷開(kāi)，要是帶電操作的話(huà)，很容易觸電的。我聽(tīng)說(shuō)有個(gè)人在修家里的電燈的時(shí)候，沒(méi)有斷開(kāi)電源就去換燈泡，結(jié)果不小心觸電了，可嚇人了。所以咱們?cè)谠O(shè)計(jì)電路的時(shí)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(lái)設(shè)計(jì)電路。比如說(shuō)，如果咱們要給一個(gè)小鬧鐘供電，用一節(jié)小電池就足夠了，沒(méi)必要用很大的電源。再比如說(shuō)，如果咱們要設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)很小功率的燈，那房間就會(huì)很暗；要是裝了太多大功率的燈，又會(huì)浪費(fèi)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(jiǎn)單性在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，咱們也要盡量讓電路簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)單的電路容易理解、容易檢查和維修。就像咱們剛剛說(shuō)的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，這就是比較簡(jiǎn)單的電路形式。要是把電路設(shè)計(jì)得特別復(fù)雜，就像一團(tuán)亂麻一樣，要是出了問(wèn)題，都不知道從哪里下手去檢查呢。比如說(shuō)，我見(jiàn)過(guò)一個(gè)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(gè)電路模型老是出問(wèn)題，修的人都頭疼得很呢。所以咱們要在滿(mǎn)足需求的前提下，讓電路盡量簡(jiǎn)單。四、電路設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用（一）家庭電路咱們家里的電路就是一個(gè)很典型的電路設(shè)計(jì)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?yàn)檫@樣每個(gè)用電器都可以獨(dú)立工作，互不影響。比如說(shuō)，你打開(kāi)冰箱的時(shí)候，不會(huì)影響到電視的工作。而且家里的電路還有保險(xiǎn)絲，這是為了防止電流過(guò)大。要是電路里的電流突然變得很大，超過(guò)了保險(xiǎn)絲能承受的范圍，保險(xiǎn)絲就會(huì)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(xiǎn)。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(lái)是有一個(gè)用電器短路了，電流變得特別大，結(jié)果保險(xiǎn)絲就熔斷了。爸爸就換了一個(gè)新的保險(xiǎn)絲，然后把那個(gè)短路的用電器修好了，家里就又有電了。這就說(shuō)明保險(xiǎn)絲在家庭電路里是非常重要的。（二）簡(jiǎn)單電子設(shè)備像咱們的手電筒，這也是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)。手電筒里有電池作為電源，有小燈珠作為用電器，有導(dǎo)線(xiàn)連接它們，還有開(kāi)關(guān)來(lái)控制電路的通斷。再比如說(shuō)，咱們的電子手表，雖然它看起來(lái)很小，但是里面也有一個(gè)小小的電路。這個(gè)電路也是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的，它能把電池的電能轉(zhuǎn)化成能讓手表顯示時(shí)間的能量。五、電路設(shè)計(jì)的步驟（一）確定需求在設(shè)計(jì)電路之前，咱們要先確定需求。比如說(shuō)，咱們要設(shè)計(jì)一個(gè)照明電路，那咱們就要知道這個(gè)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(gè)小玩具設(shè)計(jì)電路，咱們就要知道這個(gè)玩具需要什么樣的功能，是要會(huì)動(dòng)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(duì)于用電器，咱們也要根據(jù)需求來(lái)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(yáng)聲器之類(lèi)的。而且導(dǎo)線(xiàn)也要根據(jù)電流的大小來(lái)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(jì)的電路用電路圖的形式畫(huà)出來(lái)。就像畫(huà)畫(huà)一樣，不過(guò)這個(gè)畫(huà)有它自己的規(guī)則。咱們要用特定的符號(hào)來(lái)表示電源、導(dǎo)線(xiàn)、用電器和開(kāi)關(guān)等等。比如說(shuō)，用一條長(zhǎng)的直線(xiàn)和一條短的直線(xiàn)表示電池，用一個(gè)圓圈中間有個(gè)叉表示燈泡，用一根折線(xiàn)表示開(kāi)關(guān)。這樣畫(huà)出來(lái)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(méi)有錯(cuò)誤。（四）連接電路并測(cè)試畫(huà)好電路圖之后，咱們就可以按照電路圖來(lái)連接電路啦。在連接的時(shí)候，一定要小心謹(jǐn)慎，按照之前說(shuō)的安全原則來(lái)操作。連接好之后，咱們要進(jìn)行測(cè)試。看看用電器能不