什么是绝缘体

篇一：1什么叫绝缘体

1什么叫绝缘体？难以导电的的物体 2 什么叫半导体？ 导电能力介于导体和绝缘体之间的物体 3什么是负载？ 负载是各种用电设备的总称 4 什么叫电功率？ 电功率是电流在单位时间内所作的功 用符号P表示

5什么是电阻的串联及等效电阻？

两个或两个以上的电阻一次连接，使电流只有一条通路，即流过的电阻的电流相等。 电路总电阻等于个串联电阻之和 表达公式 R总=R1+R2+…..RN

6串联电阻的总电流等于各分电阻电流 串联电阻的总电流等于各分电阻电压之和 7 并联电阻的总电流等于各分电阻电流之和

并联电阻的总电压等于各分电阻电压。

8并联电路中有R1 R2 二个电阻，电源电压为12V 求总电流I 总 分支电流 I1 I2 已经R1=R2=12 U=12V I总=U/R1

R分之一= R1除以1+R2除以1

R总=6

I总=U/R=12/6=2A

9 什么情况下负载获得功率最大？

当负载电阻等于电源内阻时 负载可以从电源获得最大功率

10什么是交流电？

大小和方向随时间不断变化的电流.电压和电动势，统称交流电

11 市电的频率是50HZ 则其周期为多少？

周期 T=1/F=1/50=0.02秒

12二极管的作用是什么？

在模拟电子电路中，二极管的最主要的作用是“整流”。所谓整流是指把交流电变成直流的一种电路功能。

13电信号有哪些类型？ 模拟通信和数字通信

14什么是U.S.SD单位？

U单位---1个基本单位（25对线）

S单位—2个基本单位

SD单位---4个以上基本单位

15全塑市话电缆由哪些颜色组成？

全色谱电缆芯线A线色谱由白红黑黄紫组成 B线谱兰桔绿棕灰组成 他们两组成25对基本线对

16假定由SD超单位绞制1000对缆芯的全塑市内通信电缆，说明700对线在哪个超单位和基本单位，扎带和线对颜色是什么？

超单位在第7个 基本单位在第28个

700/25=28 因为余数为0 所以线对颜色为紫灰

28/24=1 余4 因余数为4 所以扎带颜色为基本线对颜色白棕。超单位扎带颜色为红色 17 什么是杆路路由选择原则？

（1）杆路路由应尽量采取短.直的路径 减少角杆，避免迂回和S弯，便利维护工作

（2）杆路位置尽量选在定型街道的一侧，避免接近跨越。一般市区通信的线路设在街道的东侧和南侧

（3）杆路应尽量减少与高压输电线的交叉跨越，平行和接近，以避免危险和干扰的影响。

（4）郊区的市话杆路，应尽量设在公路或郊区大道的一边，尽量满足近平直的原则，避开坡度较大或土质松软的地区。

（5）杆路应尽量减少穿越铁路.公路.或河流等障碍物，一般不应穿越厂房，广场及城市建

设的预留空地，尽量避免长杆档建筑

（6）杆路无论新建.改建.或扩建都应符合当地城市建设部门的规定。

篇二：什么是拓扑绝缘体？

什么是拓扑绝缘体？

拓扑绝缘体(topological insulator，简称TI)是这两年凝聚态理论里面很热的一个方向，最早提出这一概念的应该是UPenn的Kane，然后就是Stanford的张守晟组，主要是在Quantum Spin Hall体系中的TI。

按照电子态结构的不同，传统意义上的材料被分为“金属”和“绝缘体”两大类。而拓扑绝缘体是一种新的量子物质态，完成不同于传统意义上的“金属”和“绝缘体”。这种物质态的体电子态是有能隙的绝缘体，而其表面则是无能隙的金属态。这种无能隙的表面金属态也完全不同于一般意义上的由于表面未饱和键或者是表面重构导致的表面态，拓扑绝缘体的表面金属态完全是由材料的体电子态的拓扑结构所决定，是由对称性所决定的，与表面的具体结构无关。也正是因为该表面金属态的出现是有对称性所决定的，他的存在非常稳定，基本不受到杂质与无序的影响。除此之外，拓扑绝缘体的基本性质是由“量子力学”和“相对论”共同作用的结果，由于自旋轨道耦合耦合作用，在表面上会产生由时间反演对称性保护的无能隙的自旋分辨的表面电子态。这种表面态形成一种无有效质量的二维电子气（与有效质量近似下的二维电子气完全不同：例如广泛使用的场效应晶体管中的二维电子气），它需要用狄拉克方程描述，而不能用薛定谔方程。正是由于这些迷人的重要特征保证了拓扑绝缘体将有可能在未来的电子技术发展中获得重要的应用，有着巨大的应用潜在。寻找具有足够大的体能隙并且具有化学稳定性的强拓扑绝缘体材料成为了人们目前关注的重要焦点和难点。

拓扑绝缘体的表面金属态完全是由材料的体电子态的拓扑结构所决定，是由对称性所决定的，与表面的具体结构无关。这句话的意思是拓扑绝缘体的“拓扑”，不是实空间的拓扑结构，而是动量空间的拓扑结构。说起拓扑，大家也许会联想到M?bius带，或者Klein瓶的东西，但实际上拓扑绝缘体与实空间的这些几何结构都没有关系，它的表面形貌和其它材料没有什么差别。但是表面的电子态却按照不同自旋而具有不同的chirality，这是普通材料所没有的。而且这种表面态是一定会存在的，不管你的表面多么不平整或者有多少杂质，只要两个相对的表面不要靠得太近，那么chiral 的表面态一定会茁壮地存在。这实际上是和材料体内的体态电子在动量空间的结构有关，体态电子的拓扑保证了表面态的性质。当然，本质上，你可以说这些都是自旋轨道耦合的结果。

拓扑绝缘体的基本性质是由“量子力学”和“相对论”共同作用的结果，由于自旋轨道耦合耦合作用，在表面上会产生由时间反演对称性保护的无能隙的自旋分辨的表面电子态。说是“量子力学”和“相对论”共同作用的结果，其实是一种对外宣传的包装。其实做凝聚态的都知道，这跟一般意义上的相对论没有关系，拓扑绝缘体是一个量子力学效应。只不过电子的低能有效理论，是具有Dirac方程形式的，看起来像是相对论性的量子力学。电子在Fermi面附近将失去有效质量，成为像中微子一样的相对论性费米子。但其实这里的相对论是凝聚态系统演生出来的，这里面的有效光速就是电子的Fermi速度，只有真正光速的百分之一。类似于中微子具有确定的手性，电子现在也具有确定的手性。也就是说自旋和轨道自由度被捆绑在一起，自旋向上的电子只能向左运动的话，那么自旋向下的电子就只能向右运动。所谓时间反演对称性就是电子运动方向反向和自旋反向联合操作下，系统保持不变。由于轨道和自旋自由度的锁死，电子没有办法被杂质散射了，也就是说不管拓扑绝缘体的表面上有多少杂质，只要电子是往前跑的，它就会一直往前跑，克服一切障碍地冲下去。张首晟教授有个很简单的解释。说的就是，如果它要被反弹回来往后跑，那么自旋就必须翻转。在自旋的空间，也就是Bloch球上，自旋要从北极走向南极。而我们知道，任何一条连接南北极的路

径都有一条相对的路径，比如你是经过中国的，那么对应的路径就经过美国。而中国和美国的路径正好相差了一个半球，也就是大约半天的时差，对于1/2自旋来说，半天的时差会带来 pi 的 Berry phase积累。这样两条自旋翻转的路径就会完全相消，从而导致电子无法回弹。这样的性质相当于表面态无电阻，而且还自旋分辨，这样的材料对于自旋电子学的意义显然是非常重大的。

从目前找到的资料来看，基本说法是，拓扑绝缘体最直观的性质就是其体态电子存在能隙，但是其表面态是无能隙，并且这种无能隙的表面态受到时间反演对称性的保护，表面形貌、（非磁的）杂质、缺陷都不会影响这样的表面态。实际上是和材料体内的体态电子在动量空间的结构有关，体态电子的拓扑保证了表面态的性质，那么是体态电子在动量空间的什么样的拓扑结构保证了表面态的性质？有文献中提到是Z2 topological invariant of the bulk？什么是这个Z2拓扑不变量？电子为什么会失去有效质量？费米子应该是指电子本身就是费米子， 相对论性应该是指可以用Dirac方程的形式描述, 类似于中微子具有确定的手性，电子现在也具有确定的手性。也就是说自旋和轨道自由度被捆绑在一起，自旋向上的电子只能向左运动的话，那么自旋向下的电子就只能向右运动。由于轨道和自旋自由度的锁死，电子没有办法被杂质散射了，也就是说不管拓扑绝缘体的表面上有多少杂质，只要电子是往前跑的，它就会一直往前跑，克服一切障碍地冲下去。张首晟教授有个很简单的解释。说的就是，如果它要被反弹回来往后跑，那么自旋就必须翻转。在自旋的空间，也就是Bloch球上，自旋要从北极走向南极。而我们知道，任何一条连接南北极的路径都有一条相对的路径，比如你是经过中国的，那么对应的路径就经过美国。而中国和美国的路径正好相差了一个半球，也就是大约半天的时差，对于1/2自旋来说，半天的时差会带来 pi 的 Berry phase积累。这样两条自旋翻转的路径就会完全相消，从而导致电子无法回弹。

按照我的理解，拓扑绝缘体主要是由以下三点特征来定义（不太严格）：

块体(bulk)是一个绝缘体，或者说能谱中有能隙；有无能隙的手征(chiral)边缘态，边缘态是topologically protected的，即便有杂质，有相互作用，只要不关闭bulk的能隙就不会影响边缘态的性质。或者说，要破坏边缘态，一定要经过一个量子相变。

可以用一个拓扑不变量来刻画其性质。基本上如果前两点满足，那么这个系统就有很大可能性是一个拓扑绝缘体。但是真正要确定其是不是有拓扑序，还是要通过第三条判据。目前讨论的都是无相互作用的体系，其实在实验上最早看到的拓扑绝缘体就是著名的整数量子Hall态，能级的Landau量子化显然满足以上第一点；gapless的edge state则不那么显然，但Halperin的著名工作论证了edge state必须存在，并且是一个一维的手征费米液体（对后来的FQHE中边缘态的理论很有启发）。然后Thouless等人也论证了可以用所谓的第一陈类来刻画其拓扑特性。IQHE是所谓时间反演破坏(Time Reversal Breaking, TRB)的TI的一个典型例子。

另一个TBS的TI是p+ip的超导体（确切的说，弱耦合的p+ip超导体，强耦合下其拓扑性质完全不同)，它可以视为Bogoliubov准粒子形成的TI。当然p+ip超导体的物理远不止如此（它具有非常惊人的non-Abelian topological order)，但它确实是我认为TI的最简单，最清楚的一个理论模型。通过解Bogoliubov-de Gennes方程，就可以得到能隙和边缘态的所有性质，非常容易理解。

第二个大类是所谓时间反演不变(TRI)的TI，也是当前的研究热点所在。我还在看这方面的文章，等以后有清楚的理解了再来写。但是其基本的物理图像是很简单的：把两个互为时间反演的TBS的TI放在一块。举例来说，在前面提到的IQHE中，我们没有考虑电子的自旋，因为通常强磁场的Zeeman效应使得自旋极化了。现在我们假设能够实现这样的一个磁场：

自旋向上的电子感受到一个均匀的磁场B，自旋向下的电子则感受到一个均匀的磁场-B，并且自旋向上和向下的电子有相同的填充数，这样自旋向上和向下的电子分别形成一个整数Hall态。这个体系显然时间反演不变的。光从电荷的角度看，边缘电流方向相反，大小相等，净效果是没有边缘电流。但是如果看自旋的话，则刚好有个净的自旋流（或者说自旋输运）。当然自旋流怎么定义本身是个问题（自旋不像电荷，没有守恒律）。但是简单地可以认为z方向的自旋是守恒的，这就是一个最简单的量子自旋Hall效应(Quantum Spin Hall Effect, QSHE)的“原型”。在这种情况下，边缘态不再是手征费米液体，而被代之以所谓的Helical费米液体。

最简单的量子自旋Hall态示意图

当然，实际上不存在这样一个自选相关的磁场，为了实现这么一个图像，我们需要的是自旋-轨道耦合（大概是Rashba耦合）。在C. Kane最早提出TI这一概念的文章中，他们考虑的就是graphene with spin-orbit coupling。作为类比，还可以考虑在spin-triplet的超导体中，让自旋向上的电子作p+ip的pairing，自旋向下的电子作p-ip的pairing，这样就得到祈晓亮他们讨论的topological superconductor/superfluid.

TRI的TI还可以在三维空间中实现（TRB的TI只能在二维系统中出现）。张守晟和祈晓亮有一篇长文，讨论什么样的拓扑场论能描写TRI的TI。结论相当惊人：二维和三维的TRI TI的有效场论，都可以从四维空间TRI TI的场论通过所谓dimension reduction来得到。

C. Kane的学生，Fu Liang周一要来做报告，正好可以听听这方面的工作。

篇三：导体与绝缘体

《导体与绝缘体》教学设计

教学目标

科学概念：

1、有的物质容易导电，这样的物质叫做导体；有的物质不容易导电，这样的物质叫做绝缘体。

2、导电性是材料的基本属性之一。

过程与方法：

1、根据任务要求制订研究计划，并完成设想的计划。

2、实施有关检测的必要步骤，并整理实验记录。

情感态度价值观：

1、学会与人合作。

2、培养尊重事实的实证精神。

3、认识到井然有序的实验操作习惯和形成安全用电的意识是很重要的。

教学重点：检测物体的导电性。

教学难点：检测方法。

课前准备 ：

为每组学生准备：木片、硬币、玻璃球、弹力球、小刀、纸板、笔袋、铅笔、自动笔等20种身边常见物品；一个电路检测器、一份科学检测记录单。

(转载于:www.smhaida.com 海 达 范 文网:什么是绝缘体)

教学过程：

一、 创设情境，提出问题

1、 教师谈话：大家喜欢做游戏吗？这节课我们来做几个科学小游戏。游戏是有规则的，我们的规则是：一、小组同学要分工合作好。

二、老师和同学发言时要注意倾听。三、要会动脑，游戏时要有发现。

游戏：灯泡亮了

2、实验桌上为学生准备了实验材料，学生了解实验材料，准备做游戏。看看利用桌上的哪些材料使小灯泡能够亮起来。

3、学生小组分工合作，看利用哪些材料使小灯泡亮起来。

4、交流：分别展示小灯泡亮了使用了哪些材料，小灯泡没亮又使用了哪些材料。进行对比，看看他们的做法有什么不一样。你们是怎样做的？为什么要连接上铜片？

5、师总结：当我们把铜片连到电路里，灯泡亮了，说明电能从铜片中流过，我们就说铜片容易导电

6、通过刚才的游戏，你有什么问题？学生提出问题：

哪些物体容易导电？哪些物体不容易导电？

二、 自学初探，自主质疑

（一）猜想与假设。

1.师：下面，我们进行第二个游戏：猜一猜。根据你的经验猜一猜，这些材料哪些容易导电，哪些不容易导电，小组长把猜想的结果记在实验记录单里。

2.学生分组活动。

3.汇报、交流猜想结果。

各小组汇报自己的猜想，猜想对不对，通过实验来验证。

（二）设计实验方案

自己想一想：你打算怎样做实验？实验中应该注意什么问题？想好后，再在小组里讨论讨论。

（三）交流验证方法。

实验中应该注意什么问题？

（提出实验要求：①小组内要分工合作。②先检查电路连接好了没有。③注意安全，别让材料划伤手。④小组长做好记录。）

（四）实验验证：学生做实验。

下面就进行第三个小游戏：做一做。选择你们喜欢的方法进行实验。如果实验中遇到困难可以向老师或同学请教，有什么发现，记在记录表的下面。

三、 交流表达，明细概念

1、学生汇报实验结果

谈话：哪个同学上来汇报一下实验结果？

学生交流。铜丝、铁片、小刀、钥匙、回形针……容易导电；干木条、橡皮、塑料尺、纸板……不容易导电

2、总结导体、绝缘体。

谈话：根据实验结果，你能不能把这些材料分分类？想想分类的标准是什么？

（1）谁来说说你们把这些材料分成几类？根据什么分的类？（生交流）

（2）总结：

师：你能不能分别给它们起个形象的名字？

生答师补充：我们就把容易导电的物体叫它导体，不容易导电的物体叫绝缘体。（把上面的板书补充完整）

认识金属一般都是导体：问：实验中你还有什么新发现？（引导发现：金属一般都是导体，塑料、橡胶、干木头等一般都是绝缘体）

四、盘点收获，知识落座

师：时间过得真快，转眼一节课就过去了，想一想，这节课你有哪些收获？生谈师补充

五、综合拓展，达标检测

1、谁能用自己的话说说什么是导体，什么是绝缘体？

2、我们搜集的材料中哪些是导体，哪些是绝缘体？

3、举例：除了我们刚才认识的这些外，你还知道哪些物体是导体或绝缘体？生举例，

在此让学生了解人体、大地和不纯净的水是导体）

4、找生活中的导体，绝缘体。

师：其实，我们生活中的好多地方用到了导体、绝缘体，找一找哪些地方用到导体和绝缘体？（随生口述，出示实物。问：为什么电线外皮要用绝缘体，内芯要用导体？）

5、谈话：在导体和绝缘体之间还有一种物体，叫半导体。它的本领也很大，它藏在电视机、电脑等很多地方，有了它，我们就可以看少儿节目、上网玩游戏查资料了，你想不想了解它？课后去查阅资料了解一下它的本领好吗？

篇四：导体与绝缘体

《导体与绝缘体》教学设计

教学探究目标：

1.科学知识：通过引导学生自行探究，初步学会判断生活中哪些物体是导体，哪些物体是绝缘体，并构建适合儿童理解的导体和绝缘体的基本概念。

2.科学探究：经历检测一块橡皮是否导电的过程，能依据检测一块橡皮的“科学规范”计划去检测更多的物体，能对所收集的信息进行整理与分析，并提出问题。

3.情感态度价值观：学会与人合作，形成尊重事实的实证精神、认真细致的探究习惯和安全用电的生活意识。 教学重点：检测区分20种物体是导体还是绝缘体 教学难点：科学分工，合作制定探究计划。 教学方法：探究法、实验法 教学准备：

学生：每组一套材料，包括试验记录表、实验盒(电路检测器4个；①橡皮、铜线、铁钉、纸片、曲别针、气球、钥匙、塑料尺、铝片、一角硬币、陶瓷片等待检测物体各4个；②橡皮筋、木条、石块、玻璃、铅笔芯、铁丝、铝丝、毛皮、插座、铜丝等待检测物体各4个。

教师：演示用的电路装臵、多媒体课件、电线等。

教师探究流程：

篇五：2、导体和绝缘体

2、导体和绝缘体

一、导入

师：上节课我们学习了简单电路的有关知识。下面请同学们用一块黄铜片让电路中的小灯泡亮起来，你们能做到吗？请同学们仔细想一想，老师相信你们一定能行。

实验时请注意以下几点：

1、要确保你的器材时好的。

2、连接时要确保充分接触。

3、验证时导线两端不能直接靠在一起。

师：老师看同学们都让小灯泡亮起来了吗？谁来上讲台这儿示范一下呢？随机点名

生：学生示范

师：很好，这位同学之所以能够示范成功，说明他很好的预习了课本，希望同学们都能养成这种自觉学习的能力，把每门科目都学习好。

二、讲授新课

1、小组合作自主探究

师：今天老师还给同学们提供了很多材料，你们先预测一下，这些材料中哪些能够像黄铜片那样让小灯泡亮起来，哪些却不能？请你们将预测的结果写在表格中，认为能让小灯泡亮的这一栏“√”，开始预测吧。

生：学生预测

师：你们预测好了吗？有什么办法能证明自己的预测是正确的呢？下面请同学们用你们检测黄铜片的方法验证一下其它的物品吧，现在开始吧！

生：学生开始小组合作做实验

活动1：选择材料，进行实验

活动2：组内自主探究，检验预测

师：请同学们一边做实验，一边把试验中获得的结果填在表格最右边的一栏中。

2、交流展示提升认识

师：通过实验大家的结果出来了吗，请你们来汇报一下自己的实验结果。

活动1：各小组选代表汇报，展示评价。汇报时只说明不同的结果，形成导体和绝缘体的概念。

活动2：认识人体，自然界的水都是导体。

师：通过实验我们发现，有些物体很容易导电，可以使小灯泡亮起来，而另外一些就不行。我们把容易导电的物体，叫导体；像金属片、铁钉等。把不容易导电的物体，叫绝缘体，像塑料、橡皮、木头等。

师：刚才呀，我们研究的都是固态的物质，那么液态的物质是怎样的呢？比如说水，它是导体，还是绝缘体呢？请你们猜一猜生活中常见的水是导体吗？

师：下面我们来通过实验验证一下（教师示范），这个烧杯当中

我们放了一些盐水，请大家看一看，当我们把另外一端导线放入水中以后，小灯泡会怎样呢？

学生观察实验，发现小灯泡亮了。

师：大家看到什么现象了，这能说明什么呢？

生：这说明生活中的水也是导体。

师：不过真正的纯净水，比如说，蒸馏水，它是一种绝缘体。 师：刚才我们研究了水是导体，还是绝缘体，那么我们的人体呢？想一想：人体是导体还是绝缘体呢？对了，我们人体也是导体，因此，我们在日常生活中特别要注意用电安全，否则会造成非常严重的后果。

大家想一想，在我们日常生活中哪些做法都是不安全的呢？ 生1：在电线上晾晒带水的?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyuluzuowen/" target="_blank" class="keylink">路?/p>

生2：在高压线下放风筝；

生3：用湿毛巾擦灯泡；

生4：在一个插座上插很多用电器等等

3、联系实际应用新知

活动1：交流电工工具的材料构成及特点。

活动2：深化安全用电知识。

师:今天我们通过学习知道了什么是导体，什么是绝缘体，它们在生活中的运用非常广泛，下面请同学们分析一下课本35页这些物品中那一部分是导体，那一部分是绝缘体，分析它们为什么这样设计？

生回答

师：今天我们学习了导体和绝缘体的知识，也了解到了一些安全用电的知识，那么在日常生活中，怎样做才安全呢？同学们一定要记住以下几点：

1.不用湿手按开关；

2.按电器插头时，手不要碰到金属部分；

3.更换灯泡时先切断电源；

4.电视机内有高压器件不能触摸；

5.使用电炉、电褥、电熨斗，用完及时关闭电源；

6.不要爬电线杆；

7.发现掉在地上的电线不要靠近触摸，要及时向电力部门报告。

三、巩固训练

为了检验大家对这节课所学的内容掌握到了什么程度，我们来完成一份试题，看看大家还有没有没弄清楚的地方。

四、反馈交流

小组汇报试题完成情况

五、拓展延伸

除了导体和绝缘体外，还有在科学上具有广泛应用的是半导体和超导体呢，你们想了解吗？请大家多看课外书，就能了解它们的奥秘了。

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