Nouveau programme de 4e – Electricité

Tracé de caractéristique – Loi d’Ohm
Niveau : Nouveau programme de 4e – Electricité
Progression proposée par V. Gauthey et E. Charbonné
Pré-requis : adaptation, additivité des tensions dans un circuit en boucle simple, unicité de l’intensité dans
un circuit en boucle simple
Situation déclenchante :
J’ai récupéré un porte-clé qui éclaire avec une DEL. Il est normalement alimenté par une pile bouton qui
a disparu et dont je ne connais pas la tension. La notice du porte-clé est abîmée, la seule information que
j’ai pu trouver est : « une intensité supérieure à 30mA endommage la DEL ».
En démontant le porte-clé j’ai constaté que le circuit électrique est constitué d’une DEL et d’une
résistance associées en série.
Avec quelle tension dois-je alimenter ce porte-clé pour qu’il fonctionne sans abîmer la DEL ?
Aide : lorsqu’on ajoute un récepteur dans un circuit en boucle simple l’intensité diminue.
L’intensité est la même dans tout le circuit.
Si la résistance est seule l’intensité sera plus grande que si elle en série avec la DEL.
Remarques prof :
On attend des élèves qu’ils proposent de mesurer l’intensité dans la résistance pour chaque tension que le
générateur peut délivrer.
Comme la valeur exacte (30mA) ne peut être atteinte avec le générateur du labo (3V 4.5V 6V 7.5V 9V
12V) ils seront obligés de tracer la caractéristique U = f(I) pour trouver le point de fonctionnement par
interpolation graphique.
Matériel à prévoir :
- générateur 3V 4.5V 6V 7.5V 9V 12V
- DEL 30mA max
- Résistance 50
- Pile ronde 1.5V
Le point de fonctionnement est volontairement choisi à 1.5V pour que les élèves ne puissent pas le trouver
avec le générateur du labo.
Une fois le point de fonctionnement trouvé les élèves réalisent le vrai montage avec la pile de 1.5V et
vérifient que lorsque la DEL est en place l’intensité est effectivement inférieure à 30 mA, et que la DEL
brille.
Une fois la caractéristique tracée, on fait remarquer aux élèves la proportionnalité entre U et I, donc la loi
d’Ohm.
Une étude de document permettra de faire le lien entre le code couleur de la résistance et le coefficient de
proportionnalité obtenu lors de l’étude de la résistance.