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Physique-Chimie 2de

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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE


3
Point de fonctionnement d’un circuit électrique




Synthèse de l'activité

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La tension aux bornes de la diode dépend-elle de la diode ou du générateur ?

Questions

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1. Doc. 1 Décrire le mode opératoire à suivre pour tracer la caractéristique de la diode, en formulant des étapes.


2. Réaliser le montage électrique du doc. 1 et tracer la caractéristique I=f(U)I=f(U) de la diode sur papier millimétré ou avec un logiciel tableur-grapheur.
Lancer le module Geogebra
3. Superposer sur le graphique obtenu la caractéristique du générateur réel dont l’équation mathématique est U=ErIU = E - r \cdot I ou encore I=EU=rr.I = \dfrac E U = r - r. On prendra E=E = 5 V et r=r = 250 Ω.\Omega.

4. Les deux courbes obtenues sont sécantes en un point unique appelé point de fonctionnement du circuit. Relever les coordonnées (U,I)(U, I) de ce point d’intersection et en déduire la valeur de l’intensité du courant dans le circuit et la valeur de la tension aux bornes de la diode. Conclure.


Supplément numérique

Vidéo du tracé d'une caractéristique d'une DEL.


Doc. 2
La diode

Diodes

La diode est un dipôle non linéaire et polarisé. Sa principale propriété est de ne laisser passer le courant que dans un seul sens, dit sens passant, à condition que la tension entre ses bornes soit supérieure à une tension seuil notée Us.U_{\text{s}}. La diode électroluminescente (DEL) a également la propriété d’émettre de la lumière, uniquement si elle est dans le sens passant.


Chaque dipôle est caractérisé par une représentation graphique I=f(U)I=f(U) donnant l’intensité qui le parcourt en fonction de la tension à ses bornes. C’est la caractéristique du dipôle, sorte de « carte d’identité » du composant.

➜ Comment tracer et exploiter graphiquement la caractéristique d’un dipôle ?


Doc. 1
Tracé de la caractéristique d’un dipôle

schéma montage électrique caractéristique d'une DEL

Le montage électrique ci-dessus permet de tracer la caractéristique d’une DEL. Le générateur réglable permet de faire varier la tension électrique. La résistance R=R = 220 Ω\Omega est une résistance de protection. Pour cela :
  • faire varier la tension UU aux bornes du générateur entre 0 et 5 V par pas de 0,5 V ;
  • mesurer la valeur de l’intensité II qui traverse le dipôle.

Par intuition

La tension aux bornes de la diode dépend-elle de la diode ou du générateur ?

Compétences

RÉA : Élaborer un protocole

RÉA : Effectuer des mesures


Doc. 3
Matériel nécessaire

  • Un générateur de tension réglable entre 0 et 5 V ;
  • Une diode électroluminescente ;
  • Un voltmètre ;
  • Un ampèremètre ;
  • Des fils de connexion ;
  • Du papier millimétré ou tableur grapheur ;
  • Une résistance de résistance R=R = 220 Ω \Omega.

Point maths : Tracer une fonction

Pour tracer la représentation graphique de I=f(U)I = f(U), il faut mettre UU en abscisse et II en ordonnée.
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