Clé de correction

Cette SAÉ est une adaptation de François Guay-Fleurent du travail réalisé par la Table régionale de science et
technologie au secondaire de Laval-Laurentides-Lanaudière (2008) et par Francis Lapointe, Bénédicte Boissard et
Julie Trottier de la CSSMI (2010).
Mise en situation
Ton ami est vendeur itinérant de jeux vidéos depuis quelques mois. La semaine
dernière, il a fait énormément de ventes, mais il s’est aussi fait passer plusieurs faux
billets : des billets de 10, 20 et 50 dollars. Il a été victime d’un acte criminel! Pire encore, il
apprend qu’il ne peut être dédommagé pour sa perte. En effet, la Loi sur les banques n’oblige
pas les institutions financières à honorer de faux billets. Ils estiment que le remboursement
de ceux-ci ne ferait qu’encourager la contrefaçon.
Les nouveaux billets en polymère sont plus difficiles à imiter, donc les faux billets
fabriqués par les criminels imitaient tous l’ancien modèle. Un des moyens de reconnaître un
de ces billets consiste à révéler les marques fluorescentes comprises dans le papier, grâce à
une lumière ultraviolette (UV). Comme vous aimez bricoler, vous décidez de lui fabriquer un
petit détecteur de faux billets portatif à l’aide du matériel de l’école.
Nom : _________________________________
Date : ______________________
http://www.banqueducanada.ca/billets/series-de-billets-de-banque/epopee-canadienne/

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TON MANDAT :
 Analyser et expliquer le fonctionnement de chacune des composantes
électriques du détecteur de faux billets;
 Réaliser un schéma de principes de votre circuit électrique;
 Construire votre prototype en respectant les contraintes du cahier des
charges;
 Réaliser un schéma de construction du prototype final.
LE CAHIER DES CHARGES
F
Fo on nc ct ti io on n g gl lo ob ba al le e d du u d dé ét te ec ct te eu ur r d de e f fa au ux x b bi il ll le et ts s p po or rt ta at ti if f
L’objet permet de détecter la présence de marqueurs ultraviolets (pigments
fluorescents), que l’on retrouve dans les billets de la monnaie canadienne.
S
Su ur r l le e p pl la an n h hu um ma ai in n, , l le e d dé ét te ec ct te eu ur r d de e f fa au ux x b bi il ll le et ts s p po or rt ta at ti if f d do oi it t : :
 être facile à utiliser, léger, attrayant, esthétique et sécuritaire;
<AVERTISSEMENT> Ne jamais diriger le faisceau lumineux dans les yeux.
Tenir hors de la portée des jeunes enfants.
S
Su ur r l le e p pl la an n t te ec ch hn ni iq qu ue e, ,
le détecteur de faux billets portatif doit :
 être muni d’un boîtier de plastique;
 s’illuminer en pressant un bouton-poussoir;
 être autonome en énergie;
 mesurer au plus 5 cm x 5 cm x 10 cm;
S
Su ur r l le e p pl la an n p ph hy ys si iq qu ue e, ,
le détecteur de faux billets portatif doit :
 être suffisamment solide pour résister à de petits chocs;
 être fabriqué de matériaux fournis par l’enseignant;
S
Su ur r l le e p pl la an n i in nd du us st tr ri ie el l, ,
le détecteur de faux billets portatif doit :
 être totalement réalisé dans un atelier de science et technologie;
Sur le plan économique, le détecteur de faux billets portatif doit :
 être réalisé pour moins de 5$.

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CERNER LE PROBLÈME
Cerner mon problème en fonction de mon cahier des charges et des
ressources disponibles.
1. Je comprends que je dois…
Concevoir un détecteur de faux billets.
2. Dans tes mots, quelles contraintes devras-tu respecter?
(Voir le cahier des charges)
3. Comment faire pour que ton détecteur ne fonctionne pas en
permanence ?
Y inclure un interrupteur.
4. Pourquoi est-ce nécessaire d’utiliser des piles dans le détecteur de
faux billets?
Afin d’être portatif et de fournir l’alimentation au circuit électrique.
5. Qu’est-ce qu’une DEL?
Une diode électroluminescente.
6. Qu’est-ce qu’une fonction électrique ?
Chacune des composantes d’un circuit électrique assume ce que l’on appelle
une « fonction électrique ». Il s’agit des fonctions d’alimentation, de
protection, d’isolation, etc. Ces fonctions garantissent le bon fonctionnement
de l’appareil ainsi que la sécurité des utilisateurs.
En bref, « une fonction électrique est le rôle que joue une composante dans
le contrôle ou la transformation du courant électrique. » Observatoire, p.
462.

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7. ANALYSE TECHNOLOGIQUE
Compléter le tableau ci-dessous en associant le symbole, la fonction
électrique et une caractéristique pour chacune des composantes.
COMPOSANTE
ÉLECTRIQUE
SYMBOLE
ASSOCIÉ
FONCTION
ÉLECTRIQUE
CARACTÉRISTIQUE
(RÔLE ET PRINCIPES PHYSIQUES)
Piles
Fonction
d’alimentation
Elles fournissent un courant
électrique au circuit.
Réaction d’oxydo-réduction qui
transforme l’énergie chimique en
énergie électrique.
Résistance
Résistance
électrique
Elle limite le passage des électrons
dans un circuit.
Elle résiste au passage du courant et
fait chuter la tension du circuit. Elle
le fait en transformant l’énergie
électrique en chaleur.
DEL
ultraviolette
Fonction de
transformation
d’énergie
Elle émet de la lumière.
Lorsqu’elle est parcourue par un
courant électrique, dans le bon sens,
elle émet de la lumière.
Interrupteur
bouton-
poussoir
Fonction
commande
Ouvrir ou fermer le circuit électrique.
Interrupteur unipolaire
unidirectionnel.
Fil de cuivre
recouvert d’une
gaine
Fonction de
conduction
Transmettre le courant électrique
d’une partie à une autre du circuit.
Les électrons parcourent un matériau
conducteur, souvent le cuivre, qui
possède une excellente conductibilité
électrique.
Symboles et mots clés :
Fonctions électriques : alimentation, conduction, transformation d’énergie,
commande, résistance électrique.

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Collecte d’informations
Visitez le site suivant : http://www.banqueducanada.ca/billets/series-de-
billets-de-banque/epopee-canadienne/
8. Nommez quatre des six éléments de sécurité inclus dans les billets.
Lequel sera vérifié par le détecteur de faux billets?
Bande métallique (bande holographique), image fantôme (filigrane), traits (fil
de sécurité), chiffre en transvision, Encre en relief (gravure en taille-douce),
UV (fluorescence).
9. Selon le fabricant, les caractéristiques optimales de fonctionnement
de la DEL UV sont de 3 V à 20 mA. Cependant, on utilisera trois piles
de 1,5 V branchées en série. Il faudra donc ajouter une résistance
pour ne pas que la DEL « brûle ».
Quelles devront être les caractéristiques de cette résistance sachant
que P = U * I et que U = R * I ? On cherche sa puissance minimale (en
Watts) et sa résistance (en Ohms).
Calculs :
P = 4,5 V (batterie) * 0,020 A = 0,09 W = puissance totale du circuit, donc
une résistance 0,25 W, valeur réellement disponible sur le marché, sera
amplement suffisante pour « s’opposer au courant électrique du circuit »
sans surchauffer.
P = R*I² = 75 Ω * 0,02 A ² = 0,03 W = puissance minimale de la résistance.
On accepte aussi cette réponse.
Cependant, s’il y a un court-circuit dans la DEL, il est plus avantageux d’avoir
une puissance d’au moins 0,09 W afin de résister à la puissance maximale du
circuit.
Selon les caractéristiques de la DEL, on veut une « chute de tension » de 1,5
V, puisque 4,5 V – 3 V = 1,5 V.
Donc, R = 1,5 V / 0,02 A = 75 Ω
Autres démarches possibles.
Réponses : Puissance minimale : ¼ W Résistance : 75 Ω
(Notez bien qu’avec une valeur de résistance plus élevé, cela fonctionnera quand même, mais ce sera
moins « optimal ».)
L’élève peut aussi répondre 0,09 W minimum ou 0,03 W minimum.