Первая цепь: светодиод

Цель урока. Собрать первую работающую цепь, понять полярность светодиода и роль токоограничивающего резистора — двух вещей, без которых не живёт ни одна схема курса.

🎣 Крючок (5 мин)

Учитель показывает светодиодную ленту, фонарик, индикатор зарядки — LED повсюду. Прогноз в бортжурнал: «В комплекте к светодиоду всегда кладут резистор. Зачем, если светит и без него?» (Спойлер: без него он светит очень недолго.)

🧠 Теория (12 мин)

Светодиод — деталь с характером

LED (light-emitting diode) пропускает ток только в одну сторону и при этом светится.

   Анод (+)  ──────▶├──────  Катод (−)
   длинная ножка         короткая ножка,
                         плоский срез на корпусе

Три признака катода («минуса»): короткая ножка, плоская грань юбки корпуса, большая «чашка» внутри линзы.

Обозначение на схеме: треугольник-стрелка показывает разрешённое направление тока — от + к −.

Зачем резистор

LED не умеет сам ограничивать ток через себя. Подключённый к батарее напрямую, он берёт ток намного больше допустимого и перегорает за секунды. Резистор — «дозатор тока».

Расчёт (для любознательных; в 5 классе достаточно правила ниже):

I = \frac{U_{bat} - U_{LED}}{R} = \frac{4.5\,V - 2\,V}{330\,Om} \approx 0.008\,A = 8\,mA

Красному LED комфортно при 5–15 мА.

Правило курса: каждый LED всегда включается через резистор 330 Ом (оранжевый-оранжевый-коричневый). Без исключений, во всех 60+ схемах курса.

Резистору всё равно

В отличие от LED, резистор не имеет полярности — ставится любой стороной. Порядок в цепи тоже не важен: резистор до LED или после — ток одинаков, цепь одна.

🔧 Практика (20 мин)

Роли: монтажник собирает, контролёр сверяет каждый шаг со схемой. Питание подаётся только после проверки контролёром.

Сборка

  +4.5В (красная шина)
    │
   [R 330 Ом]
    │
   ▶├  LED (анод — вверх к резистору)
    │
  GND (синяя шина)

Резистор: одна ножка в красную шину, вторая — в ряд 10 (например, e10). Анод LED (длинная ножка) — в тот же ряд 10 (d10), катод — в ряд 12. Перемычка: ряд 12 → синяя шина.

Проверка контролёром

По чек-листу: цвета шин верны? обе ножки LED в разных рядах? длинная ножка смотрит в сторону «+»? резистор есть?

Подача питания

LED светится. Не светится? Алгоритм отладки (запишите его — он вечный): 1) питание доходит? — мультиметром на шинах; 2) полярность LED? — переверни; 3) все ли соединения в нужных рядах? — прозвонка.

Эксперимент-прогноз: переворот LED

Отключите питание, переверните LED. Прогноз → проверка. Не светится и не ломается: диод просто заперт. Верните на место.

Эксперимент: другой резистор

Замените 330 Ом на 10 кОм (коричневый-чёрный-оранжевый). Прогноз → проверка: LED светится еле-еле. Больше сопротивление → меньше ток → слабее свет. Вы только что увидели закон Ома.

✅ Рефлексия и чек-лист (5 мин)

Ответ на вопрос крючка — одним предложением в бортжурнал (резистор ограничивает ток, чтобы LED жил долго).

Определяю анод и катод LED тремя способами
Собрал цепь, LED светится
Проверил: перевёрнутый LED не светится и не ломается
Объясняю разницу яркости при 330 Ом и 10 кОм
Записал алгоритм отладки из трёх шагов

📓 Артефакт урока

Фото светящейся цепи + зарисованная схема с подписями «анод/катод» + алгоритм отладки.

Для учителя

Опыт «переверни LED» важнее, чем кажется: он снимает страх ошибки. Ребёнок узнаёт, что неправильная полярность LED в нашей цепи безопасна — и дальше экспериментирует смелее.
Расчёт тока — только показать на доске как «взрослую кухню», не требовать. Требуем правило «LED → всегда 330 Ом».
Быстрым парам: соберите вторую цепь с зелёным LED параллельно; вопрос со звёздочкой — почему зелёный при том же резисторе чуть тусклее (у него выше прямое падение напряжения — ответ не даём, оставляем как интригу до физики).

Урок 0.4 · Кнопка и язык схем →

Макетная плата изнутри Кнопка и язык схем