《3设计电路》讲义

《3设计电路》讲义同学们，咱们现在已经到了湘科版五年级上册的第四单元啦，这个单元是电与我们的生活，今天咱们要重点来讲一讲设计电路呢。一、电路的基本组成部分（一）电源同学们，你们想啊，电就像水一样，得有个源头，这个源头就是电源。电源就像一个超级能量包，它能给电提供能量。咱们常见的电源有电池，就像咱们玩具里用的那种小电池，还有家里墙上的插座，那可是连接着大电源呢。电池就像一个个小小的能量小仓库，能把化学能转化成电能。比如说咱们的遥控汽车，把电池装上，汽车就能跑起来啦，这就是电池这个电源在发挥作用。（二）导线有了电源还不行呀，电得有个路走，这就是导线的作用啦。导线就像小电的高速公路，能让电在上面跑得飞快。咱们生活中的电线就是导线，它们一般都是用铜或者铝做的，因为这些金属很容易让电通过。就像咱们上次在科学课上做的小实验，把一个小灯珠、电池和几根铜丝连起来，铜丝就是导线，要是没有铜丝，电就没办法从电池跑到灯珠那里，灯珠就亮不了啦。（三）用电器电源提供了电，导线给电铺好了路，那电用来干啥呢？这就用到用电器啦。用电器就是把电能转化成其他形式能量的东西。比如说电灯，它能把电能转化成光能，让咱们能看到东西；还有电视机，它能把电能转化成光能、声能，这样咱们就能看到画面听到声音啦。再比如咱们的小风扇，电能一进去，小风扇就呼呼转起来了，这是把电能转化成了机械能。（四）开关这个可重要啦，开关就像一个小门卫。它能控制电路的通和断。当开关打开的时候，就像小门卫把路打开了，电就能在电路里跑起来；要是开关关上了呢，小门卫就把路堵住了，电就过不去了。就像咱们家里的灯开关，你想开灯的时候就按一下或者拉一下，灯就亮了，不想让灯亮的时候再操作一下开关，灯就灭了。二、简单电路的连接（一）串联电路咱们先来说说串联电路。串联电路就像小朋友们手拉手排成一队一样。在串联电路里，用电器是一个接一个地连接在电路里的。比如说，咱们有一个电池、一根导线、两个小灯珠和一个开关。咱们先把电池的正极用导线连接到一个小灯珠的一个连接点上，然后这个小灯珠的另一个连接点再用导线连接到另一个小灯珠的一个连接点上，第二个小灯珠的另一个连接点再用导线连接到开关的一端，开关的另一端再用导线连接到电池的负极。这样就组成了一个串联电路。这时候你会发现，当你把开关打开的时候，两个小灯珠都会亮起来。而且呀，你要是拿掉其中一个小灯珠，另一个小灯珠就不亮了，就像小朋友手拉手，中间一个小朋友跑开了，这一队就断开了。我给你们讲个我小时候的事儿啊。有一次我想自己做个小灯笼，就想着用小灯珠让灯笼亮起来。我就按照串联电路的方法来做。我找来了电池、导线和几个小灯珠。刚开始我没太弄明白怎么连接，结果小灯珠怎么都不亮。我就仔细地检查每一个连接点，发现有一个地方导线没接好，有点松动。我把它接紧之后，小灯珠就亮起来啦，当时我可高兴了呢。而且我发现，要是我把其中一个小灯珠取下来，整个灯笼就不亮了，这就是串联电路的特点。（二）并联电路那并联电路又是什么样的呢？并联电路就像好多条路通向不同的地方一样。在并联电路里，用电器是并列地连接在电路里的。咱们还是用电池、导线、两个小灯珠和一个开关来举例。咱们先把电池的正极用导线连接到开关的一端，开关的另一端用导线引出两条支路。在一条支路上连接一个小灯珠，在另一条支路上也连接一个小灯珠，然后这两个小灯珠的另一端再用导线连接到电池的负极。这时候你会发现，当你打开开关的时候，两个小灯珠都会亮起来。而且啊，要是你拿掉其中一个小灯珠，另一个小灯珠还是会亮的，就像好多条路，其中一条路堵住了，其他的路还能走一样。我再给你们讲个观察到的现象。我们家有那种插排，上面可以插好几个电器。有一次我发现，我把台灯插在插排上，然后又把手机充电器插在插排上。当我把插排的开关打开的时候，台灯亮了，手机也能充电。这就有点像并联电路，台灯和手机充电器就像两个用电器并列地连接在电路里，它们可以各自工作，互不影响。三、电路的设计原则（一）安全性同学们，在设计电路的时候，安全性是非常重要的。电这个东西虽然很有用，但是如果不小心也很危险。比如说，咱们在选择导线的时候，要选择合适粗细的导线。如果导线太细了，当电流比较大的时候，导线就会发热，甚至可能会着火呢。就像咱们用很细的小铁丝去连接一个大功率的用电器，小铁丝肯定受不了。还有啊，在连接电路的时候，一定要先把电源断开，要是带电操作的话，很容易触电的。我听说有个人在修家里的电灯的时候，没有断开电源就去换灯泡，结果不小心触电了，可吓人了。所以咱们在设计电路的时候，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？就是咱们要根据用电器的功率和需要来设计电路。比如说，如果咱们要给一个小闹钟供电，用一节小电池就足够了，没必要用很大的电源。再比如说，如果咱们要设计一个房间的照明电路，咱们要考虑到房间的大小、需要的亮度等等。如果房间很大，但是只装了一个很小功率的灯，那房间就会很暗；要是装了太多大功率的灯，又会浪费电。所以要合理地选择用电器的功率和数量，合理地安排电路的连接方式。（三）简单性在设计电路的时候，咱们也要尽量让电路简单。简单的电路容易理解、容易检查和维修。就像咱们刚刚说的串联电路和并联电路，这就是比较简单的电路形式。要是把电路设计得特别复杂，就像一团乱麻一样，要是出了问题，都不知道从哪里下手去检查呢。比如说，我见过一个很复杂的电路模型，里面有好多用电器，连接方式也很奇特，结果这个电路模型老是出问题，修的人都头疼得很呢。所以咱们要在满足需求的前提下，让电路尽量简单。四、电路设计的实际应用（一）家庭电路咱们家里的电路就是一个很典型的电路设计的例子。咱们家里有好多用电器，像电灯、电视、冰箱、洗衣机等等。这些用电器都是并联在电路里的。为什么呢？因为这样每个用电器都可以独立工作，互不影响。比如说，你打开冰箱的时候，不会影响到电视的工作。而且家里的电路还有保险丝，这是为了防止电流过大。要是电路里的电流突然变得很大，超过了保险丝能承受的范围，保险丝就会熔断，这样就可以保护电路里的其他设备，避免发生危险。我记得有一次，我们家突然停电了。我就和爸爸一起检查电路。我们发现原来是有一个用电器短路了，电流变得特别大，结果保险丝就熔断了。爸爸就换了一个新的保险丝，然后把那个短路的用电器修好了，家里就又有电了。这就说明保险丝在家庭电路里是非常重要的。（二）简单电子设备像咱们的手电筒，这也是一个简单的电路设计。手电筒里有电池作为电源，有小灯珠作为用电器，有导线连接它们，还有开关来控制电路的通断。再比如说，咱们的电子手表，虽然它看起来很小，但是里面也有一个小小的电路。这个电路也是经过精心设计的，它能把电池的电能转化成能让手表显示时间的能量。五、电路设计的步骤（一）确定需求在设计电路之前，咱们要先确定需求。比如说，咱们要设计一个照明电路，那咱们就要知道这个照明的范围有多大，需要多亮的光，是要持续照明还是可以间歇性照明等等。如果是要给一个小玩具设计电路，咱们就要知道这个玩具需要什么样的功能，是要会动呢，还是只要能发出声音或者光就可以了。（二）选择合适的组件根据需求确定之后，咱们就要选择合适的组件了。如果是需要比较大的电能，咱们可能就需要选择比较大的电池或者电源；如果是要让电流很稳定，可能就需要一些特殊的电源或者电路元件。对于用电器，咱们也要根据需求来选择。如果是要照明，就要选择合适功率的灯珠或者灯泡；如果是要产生声音，就要选择合适的扬声器之类的。而且导线也要根据电流的大小来选择合适的粗细。（三）绘制电路图这一步可重要啦。咱们要把自己设计的电路用电路图的形式画出来。就像画画一样，不过这个画有它自己的规则。咱们要用特定的符号来表示电源、导线、用电器和开关等等。比如说，用一条长的直线和一条短的直线表示电池，用一个圆圈中间有个叉表示灯泡，用一根折线表示开关。这样画出来的电路图可以让咱们更清楚地看到电路的结构，也方便咱们检查有没有错误。（四）连接电路并测试画好电路图之后，咱们就可以按照电路图来连接电路啦。在连接的时候，一定要小心谨慎，按照之前说的安全原则来操作。连接好之后，咱们要进行测试。看看用电器能不