1. La partie du programme traitée, les objectifs et les capacités

LA LAMPE DE POCHE SANS PILE Partie 2

visées

 Partie du programme visée

T4

POURQUOI ÉTEINDRE SES

PHARES QUAND LE MOTEUR

EST ARRÊTÉ ?

Cycle terminal

Tronc commun

2. Comment recharger un accumulateur ?

Capacités

Connaissances

Mettre en évidence expérimentalement

le rôle d'une diode dans un circuit.

Réaliser le redressement d'un courant

Savoir que le redressement permet de passer d'un courant

électrique alternatif à un courant électrique continu.

 Classe, niveau

Terminale ASSP (effectif 32 élèves : 2 groupes de 16 en sciences)

2. Les conditions matérielles, l’effectif de la classe, la durée

Salle de TP : 8 postes

Durée : une séance de 1h30.

Matériel par poste : un générateur 6V, une diode, une lampe 6V, des fils conducteurs, une résistance 1 k,

trois condensateurs de capacités différentes (47µF, 1000 µFet 4700 µF), deux capteurs voltmètre, un

système d’acquisition + ordinateur.

3. Situation déclenchante

Afin de comprendre le fonctionnement de la lampe de poche qu’il vient d’acheter, Aurélien décide de

démonter la lampe. Voici ce qu’il voit :

Problématique : Aurélien se demande comment le courant alternatif créé par la dynamo est transformé en

courant continu pour pouvoir charger la batterie.

4. Démarche guidée

1°) Repérer sur la photo de droite la dynamo et la batterie. C1

2°) A l’aide du document ci-dessous, identifier les autres composants electroniques visibles sur la photo

de droite ? C1

Résistance Condensateur DEL diode

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Partie A : Rôle d’une diode alimentée en courant continu

De nombreux appareils électroniques (télécommande, appareil photo, baladeur …) sont alimentés par des

piles. Or, si celles-ci sont installées dans le mauvais sens, le circuit électronique risque d’être endommager.

C’est pourquoi, la plupart des fabricants rajoute une diode au niveau de l’alimentation.

1°) Proposer une façon de placer la diode pour protéger

le circuit électronique d’une inversion de polarité. C2

Observation : Si les piles sont montées correctement, …………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… C5

Inverser les bornes du générateur pour simuler une erreur de polarité.

Observation : Si les piles sont montées à l’envers, ……………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… C5

2°) En déduire le rôle d’une diode alimentée en courant continu mis en evidence dans l’expérience. C4

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3°) Dans le circuit imprimé de la lampe de poche, les diodes sont-elles alimentés en courant continu ? C5

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Faire valider la proposition par le professeur. Remplacer les piles par un générateur continu 6 V

et le circuit électronique par une lampe 6 V et réaliser le montage. C3

+

Circuit

électronique



Partie B : Rôle d’une diode alimentée en courant alternatif

En utilisant un montage similaire au montage précédent mais alimenté en

courant alternatif, on souhaite observer l’effet d’un diode sur un courant

alternatif.

Ci-contre, on donne l’allure de la tension aux bornes du générateur

en fonction du temps.

1°) A partir des observations de la partie A, peut-on

prévoir l’allure de la tension aux bornes de la résistance ? C2

Si oui, compléter le graphique ci-contre. C5

+

2°) Afin de vérifier votre réponse, réaliser le montage ci-contre.

3°) L’expérience confirme-t-elle votre prévision ? C4

…………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

4°) Le courant qui traverse la résistance est-il toujours alternatif ? C5

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Partie C : Rôle d’un pont de diodes

Le circuit imprimé de la lampe de poche contient 4 diodes

branchées d’une certaine manière qu’on appelle pont de

diodes. Le but de cette partie est de mettre en évidence

son interêt.

1°) Réaliser le montage ci-contre. C3

2°) Qu’observe-t-on ? C5

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Appeler le professeur pour qu’il vérifie le montage.

Devant le professeur, paramétrer l’acquisition des tensions

(Durée d’acquisition 50 ms, 501 points. Synchronisation sur

le voltmètre 1). Fermer l’interrupteur puis lancer l’acquisition.

Appeler le professeur pour qu’il vérifie le montage.

Puis, devant lui, fermer l’interrupteur et lancer

l’acquisition.

Système

d’acquisition

Capteur

voltmètre 1

Capteur

voltmètre 2

+





Système

d’acquisition

Capteur

voltmètre 2

Capteur

voltmètre 1

3°) Expliquer l’évolution de la tension aux bornes de la résistance en illustrant par des fléches de couleurs

différentes le sens du courant à chaque alternance. C2

4°) Que peut-on dire du sens du courant qui traverse la résistance ? C5

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

5°) Le courant qui traverse la résistance est-il continu ? C5

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Partie D : Le rôle d’un condensateur ajouté en parallèle.

1°) Réaliser le montage ci-contre.

Attention à la polarité du condensateur. C3

2°) Compléter le graphique ci-contre : C5

Appeler le professeur pour

qu’il vérifie le montage.

Puis, devant lui, fermer

l’interrupteur et lancer l’acquisition.

+





Système

d’acquisition

Capteur

voltmètre 2

Capteur

voltmètre 1

3°) Ouvrir l’interrupteur et remplacer le condensateur

de 47 F par un condensateur de 1 000 F.

Fermer l’interrupteur et relancer l’acquisition.

Compléter le graphique ci-contre : C5

4°) Faire de même avec un condensateur de 4 700 F.

Compléter le graphique ci-contre : C5

5°) Quel condensateur permet d’obtenir une tension pratiquement continue ? C4

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Explication :

Lorsque la tension à la sortie du pont de diode augmente, le condensateur se charge (il stocke de l’énergie)

Lorsque la tension à la sortie du pont de diode tend à diminuer, le condensateur se décharge (libère

l’énergie stockée) dans la résistance, ce qui évite une baisse brutale de la tension.

Si le condensateur a une capacité suffisante et qu’il se décharge très lentement, les variations de la

tension peuvent être négligeables, la tension est quasiment continue.

Partie E : Retour à la problématique : « Comment le courant alternatif créé par la dynamo est

transformé en courant continu pour pouvoir charger la batterie ? »

A partir des résultats expérimentaux, répondre à la problématique en précisant les composants

nécessaires ainsi que leur rôle. C5