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Problématique de l'activité
Le bilan de puissance d'une installation électrique permet d'identifier les appareils
électriques les plus énergivores.
Comment effectuer un bilan de puissance dans un circuit destiné à alimenter
les phares à LED (DEL en français) d'une voiture ?
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Par intuition
Comment évolue la puissance délivrée par un générateur quand on allume plus de lampes
dans le circuit ?
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Doc. 1
Caractéristiques et protection d'une diode
La propriété essentielle d'une diode est de ne laisser passer le courant électrique que dans un seul sens (le sens passant). Lorsqu'elle émet un rayonnement dans le visible, on l'appelle diode électroluminescente ou DEL.
Sa caractéristique est tracée ci-dessous.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
La diode est un dispositif fragile. L'intensité du courant qui la traverse ne doit pas dépasser 20 mA.
Pour cette raison, on ajoute un résistor de protection en série avec la diode.
Les diodes sont très utilisées dans le secteur automobile car leur puissance réduite et leur fort rendement permettent de réduire considérablement la consommation énergétique.
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Doc. 2
Schéma du montage à réaliser
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Partie A. Placer une seule diode et son résistor de protection.
Partie B. Ajouter la deuxième partie du circuit (en grisé sur le schéma).
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Doc. 3
La puissance de transfert électrique
C'est le produit de la tension U en volt (V) aux bornes d'un dipôle par l'intensité électrique I en ampère (A) qui le traverse : P = U · I. La puissance P s'exprime en watt (W).
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Doc. 4
Matériel nécessaire
Générateur de tension continue 5 V ;
Deux DEL blanches ;
Deux résistors de résistance 220\:\Omega \: ;
Deux multimètres (voltmètre, ampèremètre, ohmmètre) ;
Fils de connexion.
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Questions
Compétence(s)
RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de
l'énergie
1. Doc. 1 À l'aide de la caractéristique de la diode, indiquer la tension aux bornes de la DEL lorsqu'elle est traversée par un courant maximal de 20 mA.
2. À l'aide de la loi des mailles et de la loi d'Ohm, calculer la valeur minimale de la résistance de protection à placer en série avec la DEL pour une tension d'alimentation de 5 V.
3. Câbler le montage avec une seule DEL et sa résistance de protection. Après vérification par le professeur, déterminer la puissance de chaque dipôle dans le circuit.
4. Trouver une relation entre ces puissances, appelée « bilan de puissance ».
5. Câbler le montage complet du 3.
6. Trouver une relation mathématique entre ces différentes puissances. Conclure.
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Synthèse de l'activité
En utilisant les résultats des questions 4. et 6., indiquer comment évolue la puissance du générateur quand on augmente le nombre de dipôles dans le circuit.
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