Synthèse

I. Stockage de l’énergie fournie par les cellules photovoltaïques
dans un condensateur
1. Charge du condensateur par les cellules photovoltaïques
2. Décharge du condensateur dans une DEL
II. L’interrupteur électronique
1. La LDR dans un diviseur de tension
2. Le transistor utilisé comme interrupteur électronique
III. Le montage complet

Sommaire
Charge du condensateur par les cellules
photovoltaïques
Dans l’obscurité, la tension aux bornes des cellules photovoltaïques
est nulle
0 V
Ug
I
+ + +
- - -
e-
Uc V
COM
En peine lumière, une tension apparaît aux bornes des cellules
photovoltaïques : elles peuvent donc jouer le rôle de générateur
Quand on branche un condensateur à ses bornes, un courant
d’intensité I peut circuler
Par conséquent, des électrons circulent dans l’autre sens : certains
s’accumulent àl’une des bornes du condensateur, d’autres quittent
l’autre borne et y font apparaître des charges +.
Il apparaît alors une tension aux bornes du condensateur qui
augmente au cours du temps car les charges accumulées sont de plus
en plus nombreuses.
Pour éviter qu’une fois chargé, le condensateur se décharge dans les
cellules photovoltaïques, on branche une diode qui bloque le courant
qui essaierait de passer dans l’autre sens.
La vidéo : le condensateur, initialement déchargé, est
chargé lentement par les cellules en lumière ambiante
puis beaucoup plus rapidement à la lumière de la
lampe. Cliquez ici pour la visionner.

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Décharge du condensateur dans une DEL
Ie-
Uc
Le condensateur chargé demeure chargé car il contient un isolant
entre ses armatures qui empêche les électrons de circuler.
Quand on branche le circuit contenant une résistance réglable et une
DEL, les électrons peuvent circuler de la borne négative du
condensateur vers la borne positive
Il apparaît alors un courant électrique dans le circuit et la DEL
s’allume ;la tension aux bornes du condensateur diminue au cours du
temps car les charges aux armatures sont de moins en moins
nombreuses.
La tension diminue jusqu’à atteindre la tension seuil de la DEL, Us,
tension en-deçà de laquelle la diode ne conduit plus le courant et
s’éteint ;le condensateur n’est pas totalement déchargé.
La durée de décharge du condensateur augmente
•quand la résistance augmente
•quand la capacité du condensateur, C en farad ( F ) augmente
V
COM
+ + +
- - -
Uc = Us = 1,6 V Rmax = 10kW
+
-
La vidéo : le condensateur, initialement chargé, se décharge dans la DEL
o rapidement quand la DEL est associée à une petite résistance : cliquez ici .
o lentement quand la DEL est associée à une grande résistance : cliquez ici

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La LDR dans un diviseur de tension
ULDR = 0V
LDR
V
COM
I
Ug = 6V
Objectif : on veut montrer que la tension aux bornes de la LDR varie
quand l’intensité lumineuse varie.
Or, la LDR étant une résistance, la tension à ses bornes est nulle si
elle n’est pas traversée par un courant
Dans ce montage, la LDR et le générateur sont montés en parallèle
donc la tension aux bornes de la LDR est égale à celle du générateur
quelle que soit l’intensité lumineuse : il faut associer en série une
autre résistance.
ULDR = 6 VULDR = 4 VULDR = 0,4 V
R = 10kW
Sans éclairage, la résistance de la LDR est grande : 20kW ; par
conséquent, la tension à ses bornes vaut 4V
Éclairée, la résistance de la LDR diminue : 2kW ; par conséquent, la
tension à ses bornes diminue également et vaut 0,4 V
La vidéo : la tension aux bornes de la LDR diminue quand on
allume la lampe au-dessus de la LDR : cliquez ici

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La fermeture du transistor commandée par la
tension aux bornes de la LDR
La jonction BE du transistor se comporte comme une diode, de tension seuil
égale à environ 0,5 V : si UBE < 0,5 V, la jonction ne laisse pas passer le
courant : le transistor se comporte comme un interrupteur ouvert et la DEL ne
s’allume pas.
UBE = 0,1 V
Ug = 6V
Rmax = 10kW
BC
E
UBE = 2 V
ULDR = 4 V
LDR
V
COM
R = 10kW
ULDR = 0,4 V
Si UBE devient supérieure à 0,5 V, la jonction laisse passer le courant : le
transistor se comporte comme un interrupteur fermé et la DEL s’allume.
La tension aux bornes de la LDR du diviseur de tension peut donc
commander l’ouverture ou la fermeture du transistor : la nuit, la tension aux
bornes de la LDR est suffisante pour déclencher l’allumage de la DEL
Au levé du jour, sa tension baisse puisque l’intensité lumineuse augmente
pour devenir inférieure à la tension seuil de la jonction BE :la DEL s’éteint.
La vidéo N°1 : on augmente progressivement la tension aux
bornes de la jonction BE :la DEL s’allume quand la tension
atteint 0,5 V ; cliquez ici
La vidéo N°2 : quand on éclaire la LDR, la DEL est éteinte
car la tension aux bornes de la LDR est inférieure à 0,5 V ;
quand on éteint la lampe, la DEL s’allume car la tension aux
bornes de la LDR devient supérieure à 0,5 V ; cliquez ici