TITRE DE LA FICHE

TP – Cellule solaire - Luxmètre
NOM : …………….......
Prénom : ………………. Classe : ……….
Équipe : ………......
Optimisation des apports solaires et énergies renouvelables
Contraintes à respecter pour le fonctionnement d’un panneau solaire.
 Comment fonctionne un panneau solaire ?
Un particulier souhaite produire de l’énergie électrique en utilisant les rayons du soleil. Il souhaite installer son futur
système de production sur sa toiture.
À l’aide des ressources fournies, décrire sous forme de schéma ce que vous avez compris du fonctionnement
d’un panneau solaire (matériaux utilisés, énergie produite…).
 Mettre en œuvre la solution technique
Réaliser le montage ci-contre.
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 Les relevés de mesure
Relevés 1 : Si on éloigne plus ou moins la cellule solaire de la source lumineuse.
1 - Couvrir la cellule solaire et mesurer la tension délivrée en sortie.
2 - Alimenter la lampe ; mesurer le flux lumineux reçu et la tension délivrée par la cellule au point initial (point 0 de
l’équerre).
3 - Déplacer la cellule de 10 cm (au point 10 de l’équerre) ; mesurer le flux lumineux reçu et la tension délivrée par
la cellule.
4 - Déplacer la cellule de 5cm (au point 15 de l’équerre) ; mesurer le flux lumineux reçu et la tension délivrée par la
cellule.
Compléter le tableau de relevés.
Image
Cellule
couverte,
sans
lumière
(nuit)
Tension
(V)
Flux
lumineux
reçu (lux)
À l’aide d’un tableur, représenter graphiquement la variation de tension en fonction du flux lumineux reçu.
Dessinez ici votre graphique :
Nos conclusions
Relevés 2 : Si on fait varier l’orientation de la cellule solaire.
1 - Alimenter la lampe et de mesurer la tension délivrée par la cellule solaire en faisant varier son orientation.
(Attention ! Seule l’orientation varie)
2 - Reporter vos mesures dans le tableau de relevés n°2, ci-dessous.
À l’aide d’un tableur, représenter graphiquement la variation de tension en fonction du flux lumineux reçu.
Image
Orientation
Nord
Sud
Ouest
Tension (en V)
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Insérer ici votre graphique :
Nos conclusions
 Notre synthèse
Le particulier souhaite donc installer des panneaux solaires photovoltaïques sur sa toiture pour produire de
l’énergie électrique en utilisant les rayons du soleil. Selon vous, quels sont les paramètres les plus importants à
prendre en compte, pour mettre en œuvre une bonne installation ?
 La synthèse de la classe
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 Le Luxmètre
Principe de fonctionnement
Les luxmètres modernes fonctionnent selon le principe d'une cellule C.C.D ou cellule photovoltaïque ; un circuit intégré
reçoit une certaine quantité de lumière (photons constituant le « signal » qui est une énergie de rayonnement) et la
transforme en signal électrique (signal analogique). Ce signal est visualisé par le déplacement d'une aiguille, l'allumage
d'une diode, l'affichage d'un chiffre...Une photo-résistance associée à un ohmmètre jouerait le même rôle.Un filtre de
correction de spectre permet d'éviter que les différences de spectre ne faussent la mesure (la lumière jaune est par
exemple plus efficace que la bleue pour produire un électron à partir de l'énergie d'un paquet de photons)
Les luxmètres peuvent avoir plusieurs échelles pour s'adapter aux faibles ou fortes luminosités (jusqu'à plusieurs
dizaines de milliers de lux).L'unité traditionnelle de mesure est le lux, qui correspondait à la lumière portée par une
flamme de bougie à 1 mètre de distance. (source : wikipédia)
Applications :
o Un minimum de 300 Lux est nécessaire sur les tables de travail, 500 Lux sur le tableau, 100 lux dans les
couloirs.
o
Comparer avec la luminosité donnée par la lumière naturelle et sensibiliser à éteindre les luminaires si non
nécessaires.
o
Il est intéressant de remarquer l’adaptation extraordinaire de l’œil humain grâce à sa pupille. Exemples :
o les lampes de sécurité incendie (qui s’allument lors d’une coupure
de courant) doivent assurer 1 lux pour nous permettre de retrouver
dans le noir…
o
par contre, dehors, le 21 juin à 12h00, par ciel serein, les 100.000
lux sont atteints !
 La cellule solaire
Cellule solaire faible éclairement
(Usage intérieur)
Dim.48 x 16 mm x 1.1mm
Performances électriques :
(éclairement intérieur) 200 lux : 3,2 V
(plein soleil) 100000 lux : 4,5 V
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