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Jeu sérieux

Thème 1 : Science, climat et société

Introduction

Ch. 1
L'atmosphère terrestre et la vie

Ch. 2
La complexité du système climatique

Ch. 3
Le climat du futur

Ch. 4
Énergie, développement et futur climatique

Objectif Bac : Thème 1

Thème 2 : Le futur des énergies

Introduction

Testez le chapitre 100 % débloqué

Ch. 5
Deux siècles d’énergie électrique

Ch. 6
Les atouts de l’électricité

Ch. 7
Optimisation du transport de l’électricité

Ch. 8
Choix énergétiques et impacts

Objectif Bac : Thème 2

Thème 3 : Une histoire du vivant

Introduction

Ch. 9
La biodiversité et son évolution

Testez le chapitre 100 % débloqué

Ch. 10
L’évolution, une grille de lecture du monde

Ch. 11
L’évolution humaine

Ch. 12
Les modèles démographiques

Ch. 13
De l’informatique à l’intelligence artificielle

Objectif Bac : Thème 3

Livret maths

Fiches méthode

Annexes

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Chapitre 5

Activité 3 - documentaire

Étude d'une cellule photovoltaïque

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Introduction

L'énergie solaire devrait pouvoir couvrir l'ensemble des besoins énergétiques mondiaux. Mais elle est encore peu développée avec seulement 4 % de l'énergie électrique mondiale, en partie à cause de rendements parfois faibles.

Quels sont la caractéristique et le rendement d'un capteur photovoltaïque ?

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Ce que j'ai déjà vu

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Documents

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Doc. 1
Capteur photovoltaïque

Éclairée par une source de lumière, une cellule photovoltaïque convertit l'énergie lumineuse en énergie électrique. Une tension électrique apparaît à ses bornes. En branchant un conducteur ohmique de résistance variable à ses bornes, on peut alors étudier ses caractéristiques de fonctionnement pour un éclairement donné. Le schéma ci-dessous montre le circuit permettant de réaliser les mesures nécessaires à cette étude.

Photographie d'une main tenant une petite cellule photovoltaïque rectangulaire bleu foncé.

alice-photo/Shutterstock

Schéma du montage expérimental.

lelivrescolaire.fr

Schéma du montage expérimental.

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Doc. 2
Caractéristique $I (U)$

Les valeurs de l'intensité

I

traversant le circuit et de la tension

U

aux bornes de la cellule pour différentes valeurs de la résistance sont données ci-dessous. Elles correspondent à un éclairement

E = 2000

lux d'un capteur de surface

S = 0, 0054

m². Pour une lampe incandescente, on considère que

100

lux =

1

W⋅m^-2

$R$ ( $Ω$ )	$U$ (V)	$I$ (mA)
1	0,126	45,3
2	0,164	43,2
3	0,199	41,6
4	0,230	39,7
5	0,257	37,7
6	0,280	35,5
7	0,299	33,9
8	0,314	31,9
9	0,325	30,1
10	0,339	28,6
11	0,347	26,9
12	0,353	25,4
20	0,388	17,6
30	0,405	12,6
50	0,417	8,0
100	0,427	4,1
1 000	0,434	0,4
10 000	0,435	0,04

Travaux pratiques

Tracer la caractéristique de cette cellule

Saisir les valeurs de l'intensité

I

, de la tension

U

et de la résistance

R

dans un tableur‑grapheur. Puis en utilisant les fonctionnalités du logiciel :

créer la grandeur puissance $P = U \cdot I$ pour chaque valeur de la résistance ;
afficher les graphes représentant l'évolution de $I$ en fonction de $U$ et de $P$ en fonction de $U$ .

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Vocabulaire

$U_{CO}$ : tension en circuit ouvert, c'est la tension mesurée aux bornes du capteur éclairé quand aucun récepteur n'est branché.

$I_{CC}$ : intensité de court-circuit, courant électrique maximal débité lorsque le capteur est branché en court-circuit, la tension à ses bornes étant alors nulle.

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Questions

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1. Déterminer graphiquement les valeurs de et de (cette dernière doit être extrapolée)

GeoGebra

Vous devez vous connecter sur GeoGebra afin de sauvegarder votre travail

2. Doc. 2 À partir du graphique représentant l'évolution de la puissance électrique

P

en fonction de la tension

U

, déterminer la valeur

P_{max}

de la puissance maximale délivrée par la cellule. En déduire les valeurs de

I_{max}

U_{max}

correspondantes.

3. Sur la caractéristique

I (U)

, placer le point de fonctionnement correspondant au couple

(U_{max}; I_{max})

. Ce point a-t-il une position particulière sur le graphe ?

GeoGebra

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4. La puissance radiative reçue est

P = E \cdot S

. Calculer la puissance reçue par la cellule. En déduire la valeur du rendement du capteur. Commenter le résultat.

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Introduction

Ch. 1L'atmosphère terrestre et la vie

Ch. 2La complexité du système climatique

Ch. 3Le climat du futur

Ch. 4Énergie, développement et futur climatique

Objectif Bac : Thème 1

Introduction

Ch. 5Deux siècles d’énergie électrique

Ch. 6Les atouts de l’électricité

Ch. 7Optimisation du transport de l’électricité

Ch. 8Choix énergétiques et impacts

Objectif Bac : Thème 2

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Ch. 9La biodiversité et son évolution

Ch. 10L’évolution, une grille de lecture du monde

Ch. 11L’évolution humaine

Ch. 12Les modèles démographiques

Ch. 13De l’informatique à l’intelligence artificielle

Objectif Bac : Thème 3

Livret maths

Fiches méthode

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Étude d'une cellule photovoltaïque

Ce que j'ai déjà vu

Documents

Doc. 1Capteur photovoltaïque

Doc. 2Caractéristique I(U)

Vocabulaire

Questions

GeoGebra

GeoGebra

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L'atmosphère terrestre et la vie

Ch. 2
La complexité du système climatique

Ch. 3
Le climat du futur

Ch. 4
Énergie, développement et futur climatique

Ch. 5
Deux siècles d’énergie électrique

Ch. 6
Les atouts de l’électricité

Ch. 7
Optimisation du transport de l’électricité

Ch. 8
Choix énergétiques et impacts

Ch. 9
La biodiversité et son évolution

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L’évolution, une grille de lecture du monde

Ch. 11
L’évolution humaine

Ch. 12
Les modèles démographiques

Ch. 13
De l’informatique à l’intelligence artificielle

Doc. 1
Capteur photovoltaïque

Doc. 2
Caractéristique $I (U)$