❶ 電路板上那麼復雜的東西，有什麼意義嗎
什麼是集成電路？
什麼是集成電路？
來源： http://member.netease.com/~lebok/gb/learn.htm
集成電路是什麼？就是電路板上的那些小黑塊，有很多引腳，它的裡面並不復雜，無非就是一些三極體組合在一起，僅此而已。
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三極體的基本原理
首先我們要了解三極體的基本原理，三極體就是一條電流的通道，有一個電極控制這個通道的通和斷，如果說三極體的基本原理用這樣的比喻比較牽強附會的話，在設計三極體的版圖時，它就非常的確切了，我們先畫一條綠色的線條表示通道，再畫一條橫跨過通道的紅色線條表示控制柵極，就象馬路上的綠色的通道和警察掌握的紅燈一樣，綠色通道里的電流的通斷，得看警察的臉色行事。不過在集成電路里通道不叫通道，而叫有源區，一個奇怪的名字，不過很好記，我們平時把半導體器件叫做有源器件，電阻電容叫無源器件，三極體是有源器件，因此只要記住和三極體有關的區域叫有源區就可以了。
由 N型或 P型半導體材料組成源極和漏極，在源極和漏極之間放一層多晶硅作為柵極，這就形成了一個 MOS三極體，多做幾個這樣的三極體，並把它們按要求連接起來，這就形成了集成電路。把許多三極體做在一起就是集成電路。
集成電路真的就是這么簡單，請暫時不要問什麼半導體為什麼會導電之類目前被認為是無關緊要的問題，我們在這里探討的是如何快速的學會設計集成電路，而不是半導體理論。
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設計一個反相器管
我們知道三極體相當於一條通道，在這條通道上電流出發的那一端叫做源極，而電流到達的那一端叫做漏極，控制電流通斷的那個電極叫做柵極，那麼柵極需要帶上什麼樣的電壓才表示通道導通呢？一般情況下，柵極對源極的電壓為0V時，表示關斷，柵極上帶 0.7V以上的電壓時，表示導通，應該注意柵極電壓是對源極而言的。
上述的 MOS三極體我們叫它 N型 MOS管，對應的，還有一種 P型 MOS 管， P型 MOS管的特性正好完全相反，電流從漏極出發到達源極，柵極帶上比漏極低於0.7V以下的電壓時， MOS管導通。
如果規定只能用一種類型的 MOS管，我們也能設計出集成電路來，想當初的半導體工藝只適合於做 N型一種類型的 MOS管，那時侯的集成電路大部分是NMOS集成電路，我們熟悉的早期的 Z80、8048等，都是用 NMOS工藝製造的。後來，發展了在同一個晶元上做兩種不同類型 MOS管的工藝，叫做CMOS工藝，現在已是半導體行業的主流工藝。
N 管和 P管的版圖設計並沒有什麼不一樣，只要對其類型做一個標記就可以了，這個標記用來通知製造集成電路的人把這些管子做成某一類型的管子，在下圖中我們把 P管用虛框圈起來作為標記。
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設計一個簡單集成電路
設計集成電路也很簡單，不過就是把那些三極體連接起來，用什麼來連接呢？總不至於用電烙鐵和焊錫絲之類的方法吧？在集成電路里不用這種方法，用的是類似於雙面線路板的方法，雙面線路板上的過孔將線路板的兩面連接了起來，在集成電路了也用了過孔，兩層導電材料分別是鋁和多晶硅，鋁可以越過各種區域通到任何地方而不受限制，但多晶硅可不可以呢？好象可以，可是，的多晶硅越過有源區時，有源區變成了一個受多晶硅控制的電流通路：一個多餘的三極體，這不是我們所希望的，所以，我們在這里增加一條規則：多晶硅不能跨越有源區。按這樣的規則連接兩各三極體，我們就設計了一個含有一個反相器的簡單的集成電路。
在晶元的四周有四個焊接點，用來和外部電路進行連接，不過，在這里不叫焊接點，而叫壓焊點，可能因工藝而得名。如果你到集成電路行業里把它叫成焊接點的話，會讓別人目瞪口呆的。
我們不妨大膽的把集成電路設計技術和製造工藝用印刷來理解，當我們要印名片時，我們要先設計版面的排列，為一個商標圖案苦思冥想，用彩色筆在草稿紙是畫來畫去，甚至出錢請搞美工的人來為這張名片進行設計。
設計的名片可能包含了好幾種顏色，好多種字體，當設計方案送到引名片的小店後，將根據顏色的種類先做出版子來，然後就是用這些版子把各種顏色印到紙上，再然後就是把一大張紙剪切成一張一張的小名片，最後把這些名片裝到小盒裡，就等著用戶來取貨了。
印名片的小店老闆只要會玩那些製版機、速印機之類的玩藝就可以了，基本上不用識多少字，小學程度即可，要求他必須懂得美術原理才發給操作證可以上崗，屬於一種無理取鬧的行為。
對設計名片的美工師傅的最大的要求是能夠理解客戶的要求，並且能夠用版面的排列、字體的選擇、顏色的搭配來表達客戶的意圖，我們完全沒有必要要求美工師傅會做各種字體的鉛字、讀過大部頭的《照相原理》、精通印刷機械。
相應地，我們對客戶就應該只有一個要求：簡單、明確的提出他的意圖。
集成電路的情況也是這樣，用戶提出他的晶元具有的功能，設計的過程是將功能翻譯成版圖，製造的過程是用版圖印刷出晶元。
印刷和晶元的驚人的類似之處是，美工師傅只要使用字型檔里的各種字體就可以了，沒有必要自己親自作出一個個的字體來；晶元設計師實際上也只要使用單元庫里的單元就可以了。
印刷和晶元的另一個更驚人的類似之處是，當字型檔里沒有某個特定的符號時，比如一個不常見的商標，美工師傅就要親自做出這個符號來；晶元設計師有時也會遇到庫里沒有的單元，他也需要親自畫出這個單元的版圖來。
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設計一個振盪器晶元的版圖
如果你覺得不過癮，你可以設計一個更復雜一點的集成電路如下圖，它是個振盪器的版圖，你給它接上一個電阻、一個電容、一個發光二極體，再接上電源，你就可以看到發光二極體一閃一閃的發起光來。
集成電路版圖設計差不多就這點事了，沒有什麼花樣。
你可能發現最右邊的反相器比較大一點，這是為了有較大的驅動能力以使發光二極體有較高的亮度。另一個應該注意的問題是盡量讓比較大的電流在鋁導電層里流動，鋁的導電性能比多晶硅好很多，這一點和雙面線路板有點不同，雙面線路板兩面的導電性能一樣好。
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版圖設計
現在，你了解了一點版圖設計了，如果你再了解得更多一點的話，你就會發現你滿懷熱情的希望學會的版圖設計，其實只是一種大人玩的七巧板而已，只是沒有小孩玩的七巧板好玩，也沒有那麼復雜和變化多端。
現在，人各有志，你想把這塊七巧板玩出點花樣來的話，可以，在這里有大把朋友願意陪你一起玩；或者你想起了你到這里來的初衷，想要把你的那個電路做成集成電路，那你暫時就別玩七巧板了，想辦法盡快的完成你的晶元設計吧。
假如你原來用分立元件設計的電路里用到了許多標準的集成電路，有反相器，與非門、D觸發器，計數器、甚至包含了一個液晶顯示驅動模塊等等，按理說你要設計這些單元的版圖，這可不是件輕松的活，日復一日，月復一月，非把你畫得痴痴傻傻，呆若木雞不可，你原來設計一個高性能電路的滿腔熱情在這里沒有用處，你火花般迸發的電路設計靈感對版圖設計也一樣沒有幫助，畫版圖要的是拼七巧板的技巧。
當你累死累活的幹了三個月之後，才發現已經開始種第二季稻的農民伯伯也沒有這么辛苦。由此推算，做一個版圖庫的工作量約等於種兩季稻的工作量。做一個晶元設計師不如種田實在。
不過即使讓你干畫版圖的活你也不用害怕，電腦上高科技的最奇妙的特點在於它的勞動竟然可以重復使用，第一次做單元圖庫要用兩個月的時間，到了第二次做圖庫時，你可以把第一次圖庫拷貝過來，修修改改，有兩個星期的時間也就可以了，這就是電腦里 COPY 的絕妙之處。真奇怪為什麼不把這種電腦科技推廣到農業科技上去，要是農民伯伯也採用這些技術的話，他只要專心種好一畝田就可以了，然後跨嗒跨嗒地拷貝它個十萬八千畝，於是站在一望無際金黃色田頭，看著晨曦下巍巍壯觀的麥浪翻滾，就很難控制住「身在田頭，胸懷世界」的感覺了。
幸好農民伯伯還沒有還沒有掌握這門技術，不然實在要叫我們這些搞晶元設計的傢伙無地自容了，但我們還十應該抓緊時間，在目前晶元比種田暫時領先的優勢下，做出比農民伯伯更多的貢獻來。
但現在情況不一樣了，在這里，有現成的單元版圖供你使用，這些單元版圖放在一個庫里，裡面品種繁多，差不多包含的你可能用到的全部品種，不要以為這是什麼「演示版」，這是很多晶元設計師正在使用的工作庫，你現在要乾的活已經不是什麼版圖設計，而是要干一些類似於你以前經常乾的活：給雙面線路板布線。
有了單元圖庫，你就可以進行正常的設計工作，你用以前常用的方法畫線路圖，然後用相應的元件把它們連接起來，以前一個沒有經驗的電路設計師往往會按過時的教科書設計電路，結果采購員往往抱怨采購不到元件，甚至要到 Intel的公司歷史陳列室才能看到樣品。現在的電路設計師一般都比較關心原器件的供應情況，這條經驗在這里同樣適用，你應該在設計之前先熟悉單元圖庫的情況，以免畫出了線路圖卻沒有單元可供使用。
晶元設計用到的單元圖庫中的內容和市面上 CMOS 4000系列或 TTL 74 系列的內容畢竟還是有一點差異的，比如常用的JK觸發器，在單元圖庫就找不到，（或許以後會有熱心人補上這個單元），因為在ASIC設計中，沒有必要使用 JK觸發器，使用它後會在分析電路時造成混亂。你可以很快的適應這些差異，甚至在你通讀了一遍單元圖庫的介紹之後就有胸有成竹的感覺了。
我再次提醒你：你到這里來，是為了設計出集成電路來，而不是研究版圖設計技術，如果你是初學者，你設計的版圖大概不會比庫裡面已有的版圖更好吧？所以暫時了解一點版圖設計就可以了，不要深究，採用現成的單元圖庫加雙面布線技術，盡快的完成你的集成電路吧。如果你遇到的圖庫裡面沒有的單元，也不要慌張，請到這里來，問一聲，說不定會有那位老手會幫你畫一個的，不過，應該是一些比較通用的單元，你別問什麼16位A／D轉換器、照相機的控制電路這樣的單元，要是這樣的話，還不如你睡大覺，讓別人免費給你設計算了。
說實在的，偉大而又神秘的集成電路版圖設計，並不比小孩玩的七巧板復雜多少，下面的觸發器的版圖，差不多是版圖庫中最復雜的一個版圖，但也就這么樣了，沒什麼大不了的，我不認為你掌握不了它，我只是認為你暫時沒有必要掌握它。
別以為這是個示範的版圖，這可是個真正的正在使用的版圖，我把它叫做DF06A ，有位設計高手為了做好類似的版圖花了大概一個月的時間。我是在他的基礎上畫這個版圖的，所以只花了大約半個月的時間，還有一些延時參數等沒有計算。做好了這個版圖，差不多就完成了整個標准單元庫（100 多個單元）的三分之一的工作量了，因為這是庫中最困難的一個版圖。
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電路設計
最奇妙、最神奇的還是你原來做慣的電路設計，可以玩出很多花樣，我以前曾工作過的單位，有一台火車頭那麼大的塑料機，突然有一天趴下了，這台機器一天做出產品的產值50多萬，利潤好幾萬，這可把老闆給急得熊似的團團亂轉，動員了全部機械和塑料的精英，香港的技師也於第二天趕到，可是，會診的結果是無可奈何。第三天，冒出個懂點電子的傢伙，他從一個破收音機里拆了一個電阻，裝到機器上一試，那龐大的塑料機居然就此起死回生，當在場的人了解到這個神奇的元件的價值只有人民幣兩分錢時，全體同時作目瞪口呆狀。
到這里來的都是電路設計的行家，我想也用不著解釋一個電阻是如何修好塑料機的，太簡單太平常的事了，但電路設計的最大的趣味就在於此：一個極其簡單的小技巧，會引發起社會上的一番大事出來。你應該在電路設計上淋漓盡致的發揮你的聰明才智，而不要拘泥於是不是採用了公共單元圖庫。
當然集成電路設計和你以前的設計是有點不同，這里說其中的一個特點：有大量的三極體供你使用，而電阻電容卻很麻煩。
或者這樣吧：你就當是一場考試，考試的題目是設計一個電路，不許使用電阻電容，但可以無限量的使用三極體，可能你一開始不習慣，覺得浪費了很多三極體，可是只要多做幾次，你就會適應這種浪費的設計法的，不要為你的浪費而內疚，其實即使是晶元設計專家，也是這么做的。
電路設計也就是畫出你所需要的電路圖來，然後推理你的電路圖，看看是不是正確，需不需要改進。在這里，我建議你採用 workview 軟體和這里提供的電路圖庫進行設計，採用 workview 的話它會幫你做推理，在這里叫模擬，它會把電路工作時的波形顯示給你看，非常直觀。這里不但提供版圖庫給你使用，還提供相關聯的電路圖庫，採用這里的電路圖庫可以簡化你的設計工作，庫中有很多實用的單元電路，比如十進制計數器，甚至動態的液晶顯示器驅動電路等，你只要拿來用就可以了，如果你自行設計一個動態的液晶顯示器驅動電路，不是說你不會，而是沒有必要干這些重復煩瑣的勞動，你應該集中精力完成你的整體設計，那才是你的特長。你可以把你在設計中找到的一些訣竅和技巧公開出來，作為自由資源添加到圖庫中去，讓以後的設計者也能享受你的勞動果實。
這世界上有兩種資源，一種實資源，就象石油，越用越少；另一種是虛資源，就象腦力，奇怪的是這種虛資源竟然是一種越用越多的資源，世界真奇妙，無奇不有，如果我們發動全民來開發虛資源，那麼用不了多久，我們就會成為一個資源大國，我們就能象拍蒼蠅那樣容易的消滅美帝國主義和一切反動派。說笑而已，其實我不想讓我的世界觀帶有民族主義的色彩，任何民族的文化我都有興趣。什麼「國富民強」，對我的感覺就象山溝溝里的農民希望多養幾個兒子可以不受鄰居的欺負那樣，是一種跟愚昧無知很有瓜葛的意識。我們開發虛資源，是為了迎接未知的人類的明天的到來。我們不知道明天會怎樣，但知道明天不會象今天預想的那樣。
搞電路設計在我看來實在有投機取巧的嫌疑，我無意貶低各位同行，但在我見到的許多事例中，一個會修修半導體的電子愛好者往往比機械本科生還吃香，一個家用電器項目的開發人員組成中，有電子的、有機械的、如果你參加過幾個這樣的開發組，你就會理解如下的結論：搞電子的工作量小，老在一些局部問題上翻花樣，不顧全大局，經常返工惹麻煩，但容易得到老闆的好感；搞機械的工作量大，要全面綜合的的考慮整機的協調問題，可悲的是總是不討好。在老闆的眼光里，好象搞機械的沒什麼大不了，不就是拿個鉛筆那麼畫兩下而已，而搞電子的就不一樣了，那東西神秘，兩分錢就可以讓火車頭那麼大的機器動起來。
如果你有學機械的朋友，你就會了解機械不是誰都可以畫那麼簡單的，單看機械的那些課程，就能了解機械知識遠比電子知識復雜、嚴謹得多，在一個家用電器比如冰箱或是洗衣機里，機械佔了大部分工作，而電子只不過是在機械的基礎上玩的一些花樣而已，什麼定時、警報之類，全是花樣。機械設計牽涉了嚴謹廣泛的知識，而電子的知識，說不定從什麼《電子小製作 200例》之類的雜書上就可以得到。
不少老闆的重電子輕機械的觀念其實是不對的，或許你可以拿一支鉛筆畫出零件的圖紙來，可是你能算出這個零件能承受多大的壓力嗎？你知道你畫的零件在什麼樣的情況下會發生諧振嗎？發生諧振後又會對整機造成多大的傷害嗎？如果你想了解這些情況，你就非得花幾年時間啃幾本《機械原理》、《材料力學》、《····》等不可。而神秘的電子技術，到是在街上買幾本雜書就可以學會的，不要以為開玩笑，其實我們這些搞電子的傢伙最知道電子的底細。
你有沒有聽說過業余機械愛好者？或者是業余材料力學愛好者？應該說有，但很少，以至於要舉個例子都困難。
在我們的周圍有大把的業余無線電愛好者，業余電子愛好者，這是為什麼呢？這說明電子電路的幾個特點：很容易入門，另一個更大的特點是你只要學會一點點，你就可以發揮你的聰明才智，進行卓有成效的電路設計。
由此展開來，我們不禁要問：有沒有業余集成電路設計愛好者？
我留意了多時，想知道究竟有沒有業余集成電路設計愛好者，可是到目前還沒有找到，這使我很納悶，心中不免嘀咕：難道我是中國業余集成電路設計愛好者第一人？
做一個業余的集成電路設計愛好者在以前可能是天方夜談，讓人聽了的感覺就象聽到有業余洲際導彈愛好者一樣。但是時代不同了，造就業余集成電路設計師的外部條件已經具備了，只是這些條件來得太快了，以至於我們來不及反應過來。我們聽說的集成電路，好象都是要上千萬美圓的投資，可是，當我們今天早上從夢中醒來時，花上幾千元人民幣就可以讓晶元工廠把我們自己設計的集成電路給做出來了。
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晶元設計
完成了電路設計後，就可以開始考慮整個的晶元設計了。如果你的晶元不大，你可以用雙面線路板布線的方法設計你的晶元，用一些專用的軟體如 LEDIT等進行設計，先把用到的單元放到版面上，然後用鋁和多晶硅進行布線。如果你的晶元略微大一點，這將是一項艱苦的工作，
如果晶元更大一點，我們可以用電腦來進行自動布線，實際上我們主要考慮的實現布局布線的手段應該是自動布線，
有很多的軟體可以進行優良的自動布線，如cadence,mento graph, 然而軟體價格不菲，動輒20萬美圓的大有人在。
價格低一點而性能還不錯的軟體也不少，
甚至連免費的軟體也有，在這里自由軟體庫里，有一套 Alliance，它的布線性能就很不錯，其實用它來布線真有點大材小用，它是一套具有更強大功能的集成電路設計工具，我們暫且就事論事，討論它的布線工具，它的布線器很不錯，有很好的優化能力，它使用的庫的描述方法有點不同，但和其他軟體的描述方法也大同小異，我們可以編一段小程序進行轉換。和其他軟體相比有很大的不同的是它接收的線路圖的描述格式，竟然用的是C語言源程序的格式，幸好是源程序格式，這就給編寫轉換程序的編寫提供了一定的方便， workview中有一個專用的資料庫操作程序viewdate，應該可以完成這項工作。
我們可以設想遠程布線，以前宮敏先生舉過一個例子，說的是新疆的晶元設計師可以通過連網來運行安裝在上海主機上的珍貴的設計軟體，就是這個意思。
在進一步，甚至可以為系統編寫一些自動的功能，它自動的接收用戶用email形式發來的線路板文件，交給布線軟體布完線後再通過email 把結果發回給用戶，這樣就可以充分發揮高檔軟體的效率，而又不侵犯版權。有這些高檔軟體又有 email伺服器的單位可以提供這項免費或收費的服務。
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設計檢查
集成電路的設計好象並不復雜，而對設計好的版圖進行一次檢查，就不是那麼容易的了，我敢打賭，一個1萬管子的版圖，你花10年的時間也檢查不完。但這世界真奇妙，越是困難的事情，反而變得容易了。現在有很多軟體可以幫你檢查，你只要學會利用這些軟體就可以了。我的意思是，勸你不要嘗試用人工的方法來檢查一個略微大一點的版圖，人的腦子是用來創造的，用它來做一些重復煩瑣的工作，不但效率低下，更麻煩的是會惹出許多意想不到的錯誤來。
真正實用的版圖檢查軟體還是比較少的，Dracula 是其中的佼佼者，在沒有找到廉價實用的檢查軟體之前，我們可以考慮通過 email的委託檢查，讓有Dracula軟體的單位幫助做檢查工作。如果文件的格式規范，或許我可以說服一些單位用他們機器的空閑時間來為你服務。
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外部支持
最有效，最傳統的支持來自於書籍。你應該收集這方面的書籍。
新聞組、郵件列表、以及 email都可以廉價快速地從外界向你提供技術支持，這也是internet的好處之一。通過網路得到的支持在大部分時間是非常有效的，但它不是肯定和明確的，因為沒有任何人承擔必須幫助你的義務，他們熱心的幫助你的最起碼的條件是必須有空才行。
你要學會利用外界對你的支持，這些支持不是出於義務，而是出於熱心，你不要濫用這些熱情，在提出問題前，請多花一點精力研究一下你的問題，然後確切的提出你的問題。當以後有其他人問到類似的問題時，你也應該熱心的出來回答，介紹你解決問題的經驗。
獲得肯定和明確的幫助的方法是，你可以在你的附近找一家集成電路設計公司，以一定的代價獲得這些幫助。我在最初學習設計集成電路時，採用的方法是將項目委託給設計公司做，並要求他們把設計過程告訴我，好讓我有一個模仿的對象。
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ASIC和 PGP郵件列表介紹
郵遞列表是一種類似於新聞組的交流方式，由一群志同道合者組成，它比新聞組更便宜、更有針對性。參加了一個郵遞列表後，你就可以經常收到別人寄給這個郵遞列表的各種信息，你可以對各種問題發表你的看法，也可以提出新的建議、新的觀念、或是提出你遇到的困難，以得到別人的幫助。最難能可貴的是所有的操作都可以在免費的email帳戶上通過email 進行。
發出訂閱申請信後很快您就會收到一封確認信，直接回復此信，您就加入了郵件列表，以後，您就可以向這兩個郵遞列表投遞稿件、參與討論、尋求幫助、或是發表您想發表的任何高見，僅要求盡量圍繞主題，以照顧其他成員的興趣所在。
通過下面的表格你可以投遞、加入或是退出郵遞列表。請注意使用同一個email 帳號進行操作，在操作過程中如果遇到麻煩，請給我寫信，讓我從伺服器上幫您完成。查看已經存檔的文件需要上Internet網才能進行。
❷ 電路模型圖和電路圖的區別是什麼
電路模型圖：
可能有兩種理解
1）電路產品的實物效果，即3D效果圖或者平面效果圖，
用來表述內該電路在實際使用中容的功能和效果（如廠家的宣傳演示）
2）是通過表述電路中各個模塊的功能和他們之間的聯系，來表述電路
工作的一個工作流程，有點類似編寫程序時畫的簡要流程圖，通過這種
模型，我們就可以更好地了解電路的工作原理，方便於設計和理解電路圖。
電路圖：
准確表達一個電路的電氣連接狀況的圖紙，其核心就是元器件的各種信息和
各個元器件之間連接網路關系。
因此，電路圖才是指導實際電路搭建的說明性文件，而電路模型圖只是用來宏觀解釋這個電路的結構和功能的文件，僅僅方便他人來理解這個電路的結構和
功能，並不具備電氣特性的內容。
❸ 九年級物理第十九章生活用電☞第1節♥《家庭電路》(教學案)
九年級物理第十九章
一、教學目標
（一）知識與技能
1．了解家庭電路的組成和連接方式。
2．了解家庭電路各組成部分的作用。
3．了解三線插頭與漏電保護器和安全用電的關系。
（二）過程與方法
通過實驗了解試電筆的結構，會利用試電筆判定火線和零線。
（三）情感態度和價值觀
通過對家庭電路的學習，有初步的安全用電的常識。
二、教學重難點
本節內容由家庭電路的組成、火線和零線、三線插頭和漏電保護器三部分組成。家庭電路是由進戶線、電能表、總開關、保險裝置、插座、電燈與開關等組成。進戶的線有兩條，分別是火線和零線，在電路中提供電能的，火線與零線間的電壓為220V；電能表在電路中是測量家庭電路消耗的電能；家庭電路中各用電器和插座間是並聯的，總開關是控制整個電路的；保險裝置主要是當電路中電流過大時，自動切斷電路，起保護作用。可以利用試電筆判別火線和零線，在使用時，筆尖金屬體與導線接觸，手要與筆尾金屬體相接觸，如果氖管發光，說明接觸的是火線。
重點：知道家庭電路的組成，了解家庭電路的連接。
難點：通過實驗了解家庭電路及各部分的作用。
三、教學策略
家庭電路學生既熟悉也陌生，生活中對家庭電路的主要設備及其作用還是知道的，對於電路的組成及連接方式比較陌生，因為家庭電路的布線大多採用暗線鋪設，學生對實際電路的連接缺乏直觀認識。在教學中可以採用家庭電路模擬板來演示，能直觀的了解家庭電路的組成及連接方法，畫出家庭電路圖，對照電路圖分析各組成部分的作用。家庭電路是由進戶線、電能表、總開關、保險裝置、插座、用電器和開關等。電能表是測量電路中消耗的電能的；總開關控制整個家庭電路；保險裝置是在電路中電流過大時切斷電路，起到保護電路的作用；插座和各用電器間都是並聯的。
試電筆的使用可以使用分組實驗，實驗前要引導學生觀察試電筆的結構，熟悉試電筆的使用方法，在此基礎上再讓學生進行實際操作。在實驗中要強調安全使用試電筆的規范，絕不允許用手或身體的其他部分接觸試電筆上裸露著的金屬筆尖，以免發生人身傷害。
對比不同的插座，有兩孔也有三孔的，其中三孔插座中的E是接地線，插頭中與之相連的是用電器的金屬外殼，如果用電器內的火線漏電，使外殼帶電，可以通過地線流向大地，防止人接觸金屬外殼而導致觸電事故。如果家庭電路中有漏電現象，還可以接漏電保護器，當電路中有漏電時，能切斷電路，保護人身安全。
四、教學資源准備
家庭電路演示板（含進戶線、電能表、總開關、插座、開關和燈等）、試電筆、實物投影、多媒體課件整合網路、三孔插座、兩孔插座、空氣開關、漏電保護器等。
五、教學過程
播放使用電能使用的各種場景，家中的各種用電器，家庭中如何用電？我們如何才能安全地享受電能帶來的便得呢？
觀看視頻，進入本章的教學內容。
創造課堂情景，激發學生的興趣和求知慾。
引入新課
展示生活中各種用電器的圖片，它們是如何接入電路中的？它們的電能從哪兒來的呢？如何知道一個月家中用了多少電能？
家庭中的電能是從發電廠輸送過來的，消耗電能的多少可以利用電能表測量。
從實際引入本課內容，培養分析與總結能力。
家庭電路的組成
打開教室內的日光燈，提出問題：
1．一個完整的電路需要有哪幾部分組成？
2．家中的電燈工作需要具備哪些條件？
家庭電路中的電源是由發電廠輸送過來的，只有兩根線進入家中，這兩根線是火線和零線。這兩根線間的電壓是220V。
學生思考回答：
1．一個完整的電路至少需要有電源、導線、用電器和開關等四部分。
2．家中的電燈能正常工作也需具備電路的四部分。
利用知識遷移的方法，培養學生分析問題的能力。
展示家庭電路模擬板。
觀察線路板，了解家庭電路的構造，說出各部件的名稱。
教師演示家庭電路板的工作，接通電源，檢查電路，閉合總開關，再閉合燈的開關、在插座內插入台燈等，演示家庭電路的工作原理。
你能說出家庭電路各部分的作用嗎？
教師對學生的回答進行補充，對於保險盒的工作原理及作用，本節可以不重點討論，下一節中再詳細研究。
討論：
1．家庭電路的總開關和保險裝置連接順序可以顛倒嗎？
2．家庭電路中各用電器間是如何連接的？說出你的判斷依據。
學生觀察家庭電路模擬板，回答：
家庭電路是由：進戶線、電能表、總開關、保險裝置、用電器、導線等部分組成。
學生討論分析：
1．進戶線：提供電能。
2．電能表：測量家庭電路消耗的電能。
3．總開關：控制整個電路。
4．保險裝置：當電路中電流過大時，切斷電路，保護電路。
5．插座：接入各移動用電器。
學生討論：
1．總開關和保險裝置的位置不能換，因為在更換保險裝置時可以斷開總開關，保護人身安全。
2．家庭電路各用電器間是並聯的，因為斷開其中一個用電器後，其餘用電器仍能工作。
培養觀察思考、自學能力。
學生通過觀察家庭電路的工作原理，分析各組成的作用，培養自學能力、分析問題能力。
通過討論，培養學生合作學習的能力。
火線和零線
進戶的兩條輸電線中一條是火線，另一條是零線，我們如何來判斷哪條是火線，哪條是零線呢？我們需要利用試電筆來判斷。閱讀課本中試電筆的構造及使用方法，回答下列問題：
1．請說出試電筆的構造。
2．試電筆的原理及使用方法。
3．判別火線和零線的現象和方法。
家庭電路中各用電器是並聯的，控制用電器的開關與用電器串聯。觀察家庭電路圖，控制燈的開關接在什麼位置的？為什麼要這樣連？
對學生的分析肯定和評價，如果學生回答不出來，可以適當提示。
下面就利用手中的試電筆檢查桌面上的兩孔插座哪個孔是火線，哪個孔是零線。
提醒：一定要嚴格按照使用方法來操作！
學生閱讀課本回答老師提出的問題：
1．試電筆是由筆尖金屬體、阻值很大的電阻、氖管、筆尾金屬體等。
2．試電筆是利用了電流經過氖管會發光的原理，當筆尖金屬體與火線相連時，電流經筆尖金屬體、電阻、氖管，經過人體、大地，流到零線，與電源構成閉合電路。所以在使用試電筆時，手要與筆尾金屬體接觸，絕對不能直接接觸筆尖金屬體。
3．如果氖管發光，說明筆尖接觸的是火線；如果氖管不發光，說明筆尖接觸的是零線。
學生觀察回答：
開關接在火線與燈間。這是為了在更換燈泡時斷開開關，使燈頭不帶電。
學生使用試電筆判別火線和零線。
對情感態度和價值觀的培養，形成安全用電的意識
培養學生的自學能力，分析問題的能力
培養學生分析問題的能力，加強物理與生活的聯系，從安全用電的角度來分析家庭電路。
培養學生動手實驗的能力。
三線插頭和漏電保護器
請幾組同學來說出兩孔插座中哪個孔是火線，哪個孔是零線？
兩孔插座的接法是家庭電路的規定接法。那麼還有一個三孔插座，多出的上面的孔是接哪兒的呢？家裡有哪些用電器是接三孔插座的？
這些用電器要麼是外殼是金屬的，要麼是與水有關的。在這些用電器中如果外殼與火線的絕緣損壞，使外殼帶電，人接觸用電器外殼會導致觸電事故，怎麼解決這個問題呢？
插座上面的孔是E孔，它是與大地相連的，用電器的外殼就是接到這個孔中的，如果用電器的外殼帶電，電流就會通過地線流向大地，而不經過人體。
請標出三孔插座中三個孔所接線的名稱。
學生匯報判別結果，得出共同的特點：左邊孔是零線，右邊孔是火線。
學生回憶家中利用三孔插座的用電器：電飯鍋、洗衣機、熱水器、微波爐等。
學生自學三線插頭和漏電保護器部分內容，回答問題。
如果用電器外殼帶電，只要讓電流流向大地，不經人體即可，把外殼接地。
學生標出三孔的接線。
培養學生通過實驗總結的能力。
培養學生從生活到物理的意識。
培養學生的自學能力。
培養學生知識應用能力。
在家庭電路中還有一個安全保護裝置，防止家中漏電導致觸電事故──漏電保護器。
展示漏電保護器。
討論：空氣開關和漏電保護器在電路中分別起什麼作用？這樣安裝有什麼好處？
學生閱讀課本有關漏電保護器的內容，了解漏電保護器在電路中的作用。
學生討論回答：
空氣開關是當電路中電流過大自動斷開，保護電路，它可以在幹路中，也可以在安裝大功率用電器的支路設置；漏電保護器可以接在插座中，如果接插座的用電器漏電，可以切斷插座中的供電，對其它用電器不影響。
培養學生利用物理知識解決實際問題的能力
培養學生使用學習的能力。
課堂小結：
1．通過這節課你學到了什麼？
2．你能說出家庭電路的組成嗎？以及它們的連接順序。
3．你會使用試電筆判別火線和零線嗎？
4．你會把兩孔和三孔插座接入電路中嗎？說出漏電保護器在電路中的作用。
拓展：
把一盞由開關控制的電燈，一個安裝有保險絲的三孔插座接入家庭電路。
學生梳理本節課知識內容。
學生總結本節課的內容，從家庭電路、火線和零線、三線插頭和漏電保護器等三方面進行總結。
在總結內容時，其他同學可以進行補充。強調安全用電的重要性。
學生討論家庭電路的連接方法。嘗試畫出電路。
培養學生總結歸納的能力。
利用物理方法解決實際問題，加強理論聯系實際。
作業布置
1．「動手動腦學物理」第1、2題。
2．課後觀察家中的空氣開關安裝的位置，在家長的幫助下，斷開空氣開關，觀察家中用電器工作情況。
按要求完成作業，課後調查需要在家長協助下完成，注意用電安全。
知識鞏固，通過課外調查作用，增強物理與生活的聯系。
教學反思
❹ 家庭電路原理圖
《家庭電路》是人教版九年級物理第十九章《生活用電》的第一節內容，是前幾章學習電學知識的延續和提升，也是前面電學知識在實際生活中的應用。學生在學習本節課之前已經學習了導體和絕緣體、簡單電路、歐姆定律、電功和電功率、焦耳定律等基本的電學知識和電學規律，為本節課知識的學習打下了基礎，同時本節課也是後面繼續學習家庭電路中電流過大的原因和安全用電的基礎。
本節課的知識與實際生活聯系非常緊密，同時體現了科學、技術和社會的聯系，也可以培養學生綜合運用前面學習的電學知識分析與解決實際問題的能力，進一步落實「從生活走向物理，從物理走向社會」的理念，有助於良好的物理觀念和物理思維的培養和形成，也助於培養學生良好的科學態度和社會責任。
2教學目標
2.1知識與技能
（1）了解家庭電路的組成部分及其作用；
（2）了解試電筆判定火線和零線的方法；
（3）了解三線插頭與漏電保護器和安全用電的關系。
2.2過程與方法
在認識、組裝家庭電路的過程中，培養學生用所學知識分析、解決實際問題的能力。在了解、組裝試電筆的過程中了解試電筆的原理和用途。
2.3情感、態度與價值觀
通過家庭電路的學習培養學生安全用電的意識。
3教學重點、難點
重點：了解家庭電路的組成和連接。
難點：引導學生克服對家庭電路中「電」的恐懼心理，用試電筆判斷火線和零線。
4教學資源准備
教具展示板「家庭基本電路演示儀」「現代家庭電路演示儀」「學生家庭電路實驗線路板」、試電筆、移動用電器、實物投影、多媒體課件。
5教學過程
5.1本章小引入，視頻播放《最美重慶夜景》
課前播放視頻《最美重慶夜景》，一方面活躍、放鬆氣氛，另一方面從視頻入手，引出電在生活中的重要性，美麗的夜景離不開電的功勞，因為有了電，我們的生活才變得更加便捷、溫馨。生活中是如何利用電的呢？我們如何能安全地享受電帶來的便利呢？我們今天將開始學習第十九章《生活用電》。
5.2魔術表演，引入新課
【魔術表演】手摸電線「不觸電」
展示自製的魔術演示教具，閉合開關，讓燈泡發光，觀察從正在發光的燈泡里接出的一根一端裸露的電線，用最新的聲光試電筆判斷是否有電。看到聲光試電筆發出報警聲後，確認電線已經帶電，表演手抓電線魔術。
設問1：老師在上課前專門學習了一種特異功能可以手抓電線，大家信嗎？引發思維沖突，激發學生興趣。
抓住電線後再引導學生用試電筆判斷老師身上是否帶電？結果發現老師身體也使試電筆發出了報警聲，老師身上也帶了電。
設問2：老師身上帶了電，老師為什麼還是安全的呢？這裡面究竟隱藏著什麼奧秘呢？今天這節課我們將揭開其中的奧秘，我們一起來學習本章的第一節《家庭電路》，從而引入新課。