Расследование 1. Что внутри вещей

1. Крючок

На столе два провода. Один — из дешёвого китайского удлинителя за 150 рублей. Второй — «профессиональный», из магазина для аудиофилов, где метр стоит как твой обед за неделю.

Вопрос на спор: можно ли отличить их, не глядя на цену?

Продавец скажет «конечно, у дорогого чище медь и лучше звук». Проверим. Через 20 минут у тебя будет прибор, который отвечает на этот вопрос честно — без рекламы и без веры на слово.

А заодно мы разберём старую технику и посмотрим, из чего сделано то, что ты каждый день держишь в руках.

2. Сквозная метафора урока: толпа на площади

Представь огромную площадь, забитую людьми. Каждый человек — электрон.

• В проводнике задние ряды свободны: толкни толпу — она сдвинулась, побежала. Это ток.
• В изоляторе все стоят вплотную, держатся за руки и приклеены к столбам. Толкай сколько хочешь — никто не сдвинется.
• В полупроводнике толпа стоит смирно, но стоит подать команду (нагреть, посветить, добавить примесь) — часть срывается с места.

Держим эту картинку весь урок. К ней вернёмся в конце.

3. Ядро: почему одно проводит, а другое нет

Блок 1. Где живут электроны

Всё вещество состоит из атомов. В центре — ядро с протонами «+», вокруг по орбитам летают электроны «−». Обычный атом нейтрален: плюсов и минусов поровну.

Самое важное — внешняя оболочка. Электроны на ней зовутся валентными: они дальше всех от ядра, и держит их слабее всего.

У меди 29 электронов, и всего один валентный, слабо привязанный. Толкни — побежит. Поэтому провода делают из меди.

Блок 2. Три класса веществ

Полупроводник — самый интересный. Сам по себе он почти не проводит, но если в чистый кремний добавить крошечную примесь (один чужой атом на десять миллионов — это называется легирование), он оживает. Из таких кусочков делают диоды, транзисторы, светодиоды и микросхемы.

Отсюда и знаменитое «телефон делают из песка»: песок — это кремний.

Блок 3. Почему дорогой провод не обязательно лучше

Проводимость меди определяется физикой, а не ценой. Что реально отличается у дорогих проводов:

• толщина жилы — чем толще, тем меньше сопротивление (это мы измерим);
• чистота меди — влияет, но на слух в аудио разница неразличима;
• изоляция и гибкость — вот здесь дорогое действительно бывает лучше;
• сечение вместо меди — в дешёвых кабелях часто алюминий с медным напылением (CCA). Выглядит как медь, проводит хуже.

Последний пункт — то, что твой прибор сможет поймать. Настоящая проверка не в цене на ценнике, а в измерении.

Блок 4. География: откуда всё это берётся

Материалы внутри техники добывают в конкретных местах планеты:

Когда ты держишь телефон, ты держишь кусочки пяти континентов сразу.

4. Концептуальный чек-ап

5. Разбор: предсказываем поведение пробника

Задача-рассуждение. Три образца: медный гвоздь, стеклянная бусина, светодиод.

6. Практика

Сборка A — «Пробник проводимости» (базовая)

Что собрать: батарейный отсек (3–4,5 В) → резистор 330 Ом → светодиод → два щупа (оголённые провода). Замыкаешь щупы через предмет: проводит — светодиод горит.

Что проверить: медь, монета, гвоздь (горит); стекло, резина, сухое дерево (не горит); влажная ладонь (чуть светит — тело слабо проводит!).

Довести до предела: замкни щупы напрямую — светодиод максимально яркий («идеальный проводник»). Теперь мысленно убери резистор: почему так делать нельзя? (Ток ничем не ограничен — светодиод сгорит. Резистор его телохранитель.)

Сборка B — «Расследование провода» (главная)

Что делать: мультиметр в режиме измерения сопротивления. Берём два провода одинаковой длины — дешёвый и дорогой — и меряем сопротивление жилы.

Главный вопрос: разница есть? Она объясняется толщиной или чем-то ещё?

Как поймать CCA (алюминий с медным напылением): зачисти конец провода и поскобли жилу ножом. Настоящая медь остаётся красной по всей толщине. У CCA под тонким медным слоем видно серебристый алюминий. Это самый честный способ проверить, за что ты заплатил.

Довести до предела: возьми провод подлиннее (2–3 метра) и измерь сопротивление. Потом сложи его вдвое и измерь ещё раз, соединив жилы параллельно. Сопротивление упало примерно вдвое — почему? (Две «полосы движения» вместо одной.)

Сборка C — «Что внутри» (разборка донорской техники)

Что делать: разбираем принесённую из дома нерабочую технику — мышку, наушники, зарядку, пульт, старый телефон. Задача: найти и опознать.

Ищем и складываем на лист бумаги:

• проводники — медные дорожки на плате, провода, контакты разъёмов (золотистые — почему именно золото?);
• изоляторы — корпус, оболочка проводов, сама плата (стеклотекстолит);
• полупроводники — светодиоды, чёрные микросхемы, транзисторы;
• загадки — то, что не опознали. Это нормально: составь список вопросов.

Каждый компонент проверь пробником: проводит или нет? Совпало с ожиданием?

Довести до предела: найди на плате самую длинную дорожку и измерь её сопротивление. Потом посчитай, сколько таких дорожек на плате. Прикинь, какой длины медная нить спрятана внутри мышки.

7. Разноуровневые задания

8. Итог

Вернёмся к толпе на площади. Проводник — толпа, готовая сорваться (медь в проводах). Изолятор — толпа, приклеенная к столбам (пластик, который нас защищает). Полупроводник — толпа, которая срывается по команде (кремний в микросхемах).

Первый прибор собран. Ты умеешь отличать вещества не по этикетке и не по цене, а по тому, как они себя ведут. И знаешь, что внутри вещей — не «магия и микросхемы», а конкретные материалы с конкретной физикой, добытые в конкретных местах планеты.

🧑‍🏫 Карточка учителя

Банк вопросов и типичных ошибок, тайминг занятия, ТБ, что делать, если пошло не так, и метапредметные выходы — кому из коллег что сказать про это расследование.