内容正文:
咦为什么有的物品接入电路小灯泡会亮,有的却一点反应都没有?科科,这里藏着材料的小秘密。你看铁钉能让电流顺利通过,灯泡就亮了。电流跑通了,换成塑料尺灯泡就不亮。电流被拦住了吗?没错,材料分成两类,一类允许电流通过,另一类会挡住电流。能导电的叫导体,不容易导电的叫绝缘体。快来和我们一起探索导体和绝缘体的奥秘吧。
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苏教版 · 四年级上册 · 第3单元 简单电路 第二课导体和绝缘体
1.7.2013
同学们好,今天我们学习第9课《导体和绝缘体》。在上一课简单电路的基础上,我们要研究一个问题:身边各种各样的材料,哪些容易让电流通过,哪些不容易?这节课我们会通过动手实验、讨论电工工具、做人体导电实验,最后还要认识半导体和芯片。
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测一测物品所用的材料是否容易导电,
小苏
科科
动手-检测物品导电性
我们已经猜过了手电筒内部的结构,相信大家都迫不及待想亲手验证小灯泡点亮的原理。接下来我们就正式进入动手探究的环节。
今天的探究任务其实非常清晰,我们要完成两个核心目标。第一个目标是认识我们手里用到的实验材料,搞清楚每一种材料在电路里起到的作用。第二个目标就是动手用这些材料连接电路,在一次次尝试中找出小灯泡能发亮的核心秘密。
两位探究伙伴小苏和科科会陪着大家一起完成这个实验,大家也可以一边做,一边把自己的想法和身边的同伴交流,看看谁能最先找出点亮小灯泡的正确方法。
检测物品导电性
①瓷勺
②塑料尺
③铅笔芯
④铁钉
⑤玻璃
⑥木筷
⑦硬币
⑧橡皮
⑨铝箔
待测物
导体:容易让电流通过 绝缘体:不容易让电流通过
容易导电 不容易导电
预测 ③⑤⑦ ⑨ ①②④ ⑥⑧
实测
导体
绝缘体
瓷勺由陶瓷烧制而成。
陶瓷内部几乎没有可以自由移动的电荷,电流很难通过。
测一测:瓷勺容易导电吗?
陶瓷属于绝缘体
导体
绝缘体
塑料是人工合成的高分子材料。
材料中没有自由移动的电子,
很难传导电流
测一测:塑料尺容易导电吗?
塑料属于绝缘体
导体
绝缘体
铅笔芯的主要成分是石墨,并不是金属。但石墨内部存在自由电子,能够传导电流。
测一测:铅笔芯容易导电吗?
石墨属于导体(非金属导体)
导体
绝缘体
铁钉是铁制的金属制品。
金属里面含有大量自由移动电子,很容易传导电流。
测一测:铁钉容易导电吗?
铁属于导体(金属导体)
导体
绝缘体
常温下的玻璃内部几乎没有自由移动电荷。
电流无法顺利流过玻璃。
测一测:玻璃容易导电吗?
常温玻璃属于绝缘体
导体
绝缘体
干燥的木头纤维结构中缺少自由移动的电荷。
干燥状态下电流不容易从中通过。
测一测:木筷容易导电吗?
干燥木材属于绝缘体
导体
绝缘体
硬币是金属合金制成。
合金内部存在大量自由电子,可以传导电流。
测一测:硬币容易导电吗?
金属合金属于导体(金属导体)
导体
绝缘体
橡皮一般是橡胶材质。
橡胶的分子结构束缚住电子,电子难以移动。
测一测:橡皮容易导电吗?
橡胶属于绝缘体
导体
绝缘体
铝箔是很薄的金属铝。
哪怕压成薄片,金属内部依旧有大量自由电子。
测一测:硬币容易导电吗?
铝属于导体(金属导体)
电工工具为什么一半是金属、
一半是塑料?
分辨工具上的导体和绝缘体
讨论-电工工具
我们已经拆解了让小灯泡发光的完整电路,知道电源、用电器和导线是三个核心必备条件,但大家有没有想过一个实际问题?如果我们不需要灯泡一直发光,该怎么自由控制它的亮灭呢?
这就引出了简单电路里第四个关键元件——开关。现在我们停下来一起讨论一下,你在生活里哪些地方见过开关,你觉得开关在电路里到底发挥什么作用?可以结合刚才学到的回路知识想一想,它和我们之前讲的三个必要元件又会形成怎样的配合。
接下来我们就通过对比两种不同的电路,一步步揭开开关的真面目,搞清楚它为什么能成为简单电路必不可少的核心零件。
辨别工具中的导体和绝缘体
这些常见电工工具或电工材料,
哪些部分是导体,哪些部分是绝缘体?
它们各有什么作用
测电笔 导体与绝缘体的配合
测电笔是检测电路是否带电的工具,
其中既有导体部分也有绝缘体部分。
• 导体作用:传导电流,让氖管发光
• 绝缘体作用:防止人直接接触导体,保护安全
• 配合:两者共同工作,既能测电又安全
导体部分
金属笔头、内部电阻、氖管
金属笔头
电阻 + 氖管
绝缘体部分
外壳的塑料部分
剥线钳
剥去电线外皮的工具
剥线钳是电工常用工具,
用来剥去电线的塑料外皮。
导体部分
金属钳口和钳身
绝缘体部分
手柄部分的塑料套
• 导体作用
切割塑料外皮,需要一定硬度
• 绝缘体作用
防止触电,提供握持舒适度
• 使用场景
电工维修时剥去电线外皮
电线
传导电流的电路材料
电线是电路中用来传输电流的常用材料,
包含导体与绝缘体两部分。
导体部分
内部金属丝
绝缘体部分
外层塑料皮
• 导体作用
传导电流
• 绝缘体作用
隔离电流、保护安全
• 安全提示
绝缘层破损的电线要及时更换或包裹
绝缘体部分
外壳塑料壳、拉线
导体部分
内部金属接触片
拉线开关
控制电路通断的装置
拉线开关是控制电路通断的装置,
里面既有导体也有绝缘体。
• 导体作用
接通时传导电流
• 绝缘体作用
隔离电流,保护操作者安全
• 工作原理
拉一次接通,再拉一次断开
绝缘胶布 绝缘防护材料
绝缘胶布是电路维修里的绝缘防护材料。
• 导体作用:传导电流,让氖管发光
• 绝缘体作用:包裹电线接头处,防止漏电和短路• • 安全提示:仅用来绝缘包裹,不可作为导线导电
导体部分
金属笔头、内部电阻、氖管
绝缘体部分
胶布整体
电源插头 连接用电器与电源
电源插头用来连接用电器和电源,
同样包含导体和绝缘体两部分。
• 导体作用:传导电流,连接电路
• 绝缘体作用:隔离电流,保护插拔时的安全
• 三脚插头还有接地脚,
更加安全
导体部分
金属笔头、内部电阻、氖管
绝缘体部分
外壳的塑料部分
用验电球做人体导电实验。
检测自来水和盐水的导电性。
动手-人体与液体导电实验
我们已经梳理完简单电路的四个核心元件,明确了开关在整个电路里的作用——它负责控制电路的接通和断开,是电路里不可或缺的调控角色。
生活里开关无处不在,你每天开灯抬手按的就是开关,吹风扇调档位转动的也是开关,不同场景会用到完全不同的开关,挑选开关的核心标准永远是实际使用需求。无论开关的外观、操作方式怎么变化,它的核心原理从来没变,都是通过改变电路的连接状态,控制电流的通断,实现我们对电路工作状态的调控。接下来我们就一起认识一下生活里最常见的几类开关,看看它们各自适合什么样的场景。
人体导电实验
我们自己的身体,能让电流通过吗?
用验电球来试一试。
如果人也是导体,验电球会发生什么变化?
人体导电实验
——电流通过了我们连成的"人链"——
人体也能导电
人体是导体
手拉手围成一圈。拿验电球的两名同学,用手分别接触验电球上的两个触点。
观察验电球的变化。
自来水与盐水导电实验
加点盐,
变成盐水,还能导电吗?
自来水能导电
但导电性较弱
自来水与盐水导电实验
盐水能导电
含盐量越高,导电性越强
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除了导体和绝缘体之外
还有一种导电性介于它们之间的材料
阅读-半导体与芯片
讲完不同种类的手动开关和自动开关,我们已经认识了开关控制电路通断的原理,也了解了多样的用电器。接下来我们就要亲自上手,把学到的理论知识用到实际操作中。我们准备了完整的实验器材,从基础的电路搭建开始,一步步验证我们学过的电路知识。大家可以亲手连接导线、安装开关、更换不同的用电器,亲眼观察闭合回路形成后不同用电器的工作状态,直观感受电能转化为不同能量的过程。实操过程里大家可以随时提出疑问,也可以和身边的伙伴分工配合,一起完成实验,在动手操作中真正搞懂简单电路的工作逻辑。
这是半导体
它的导电性介于导体与绝缘体之间。
掺入杂质或改变温度、光照等条件,
可以使半导体的导电性能发生明显改变。
集成电路
在半导体基片层上
集成许多微小电子元件及互连线
以执行特定功能的电路板
芯片
封装好的包含完整集成电路的半导体基片 (通常是硅片) 就是芯片。
芯片
像一本装帧好的书
集成电路
就是这本书的一页页纸张
集成电路
则是生产纸张的纤维
小小的芯片,
凝聚了极高精度的制造工艺,
是衡量一个国家科技实力的重要标志之一。
材料的三种导电本领
导体
容易导电
金属、石墨
人体、盐水
半导体
导电性介于两者之间
硅、锗
可被控制——芯片
绝缘体
不容易导电
陶瓷、塑料、玻璃、
橡胶、干木头
安全提示:人体是导体,所以不能用湿手摸开关、不能在电线上晒衣服、远离高压带。
本课知识要点
一块硅片筑科技梦想,一次探索启科学微光,
安全用电,继续出发!
本课知识要点
1.7.2013
今天我们认识了三类材料:导体容易导电,绝缘体不容易导电,半导体介于两者之间而且可以被控制。正是半导体让我们有了芯片。最后再强调一次:人体也是导体,所以在生活中一定要注意安全用电,不能用湿手摸电器,远离高压带电体。
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