Physique-Chimie 1re Spécialité

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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 3
Évolution d'un système chimique
Ch. 4
Réactions d'oxydoréduction
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 7
Interpréter les propriétés d’une espèce chimique
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Modélisation d'interactions fondamentales
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
Ch. 15
Études énergétiques en mécanique
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Livret Bac : Thème 4
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Chapitre 14
Activité 2 - Activité expérimentale
80 min

Bilan de puissance dans un montage électrique

17 professeurs ont participé à cette page
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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.

Caractéristiques et protection d'une diode
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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

Schéma du montage à réaliser
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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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