Leçon Teach
Pourquoi une LED a-t-elle besoin d’une résistance ?
Compare deux circuits protégés à LED rouge sous la même tension et explique le rôle de la résistance dans la limitation du courant.
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Objectifs d’apprentissage
Comparer les courants calculés à partir des tensions mesurées avec des résistances de 1 kΩ et 10 kΩ.
Expliquer, à partir des résultats, pourquoi il faut limiter le courant dans une LED.
Aperçu de l’activité élève
Contenu de l’activité
Aperçu uniquement. Lors d’une séance, les élèves peuvent saisir leurs réponses et remettre leur travail à l’enseignant.
Le composant qui ne s’allume pas
5 min
Un petit voyant a besoin d’une résistance, même si celle-ci ne produit pas de lumière utile. Ce composant gaspille-t-il simplement de l’électricité ou joue-t-il un rôle essentiel ? Compare deux circuits à LED rouge sous 5 V. Seule la valeur indiquée de la résistance change : 1 kΩ ou 10 kΩ.
Selon toi, quel circuit sera parcouru par le courant le plus élevé ? Explique ta prévision avant de mesurer.
Comparer deux circuits protégés
13 min
Comprendre le circuit
Le bouton du laboratoire ouvre un circuit déjà câblé sur des équipements réels. Une branche est un chemin contenant une résistance et une LED. La LED possède une anode (A) et une cathode (K) ; son orientation est déjà réglée. Sélectionne l’onglet d’alimentation continue (Alimentation DC) pour lire ou modifier la tension positive, et l’onglet du multimètre (Multimètre) pour lire la mesure. Après chaque modification, clique sur le bouton de mesure (Effectuer mesure) et attends l’actualisation du résultat et des photographies de l’équipement. Modifier un réglage ne produit pas, à lui seul, un nouveau résultat. Pour régler la tension au clavier, place le focus sur le bouton rotatif : gauche/droite modifie le pas ; haut/bas modifie la valeur. Vérifie la tension affichée avant de mesurer.
Le multimètre mesure la tension aux bornes de la résistance, notée $V_R$. Note les lectures VDC en volts ; divise une lecture en mV par 1 000. Par exemple, 240 mV = 0,240 V. Si l’écran affiche uV (microvolts, µV), divise par 1 000 000 : 300 uV = 0,000300 V. Pour une résistance de 1 kΩ, $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$ ; pour 10 kΩ, divise la tension en volts par 10 pour obtenir des mA. Tu calcules ainsi le courant à partir de la tension mesurée et de la résistance indiquée.
Utilise les photographies de la caméra pour observer les lumières réelles. La lueur estimée du dessin illustre le dernier résultat ; ce n’est pas une mesure de lumière. Désactive-la pendant les comparaisons avec la caméra. Une lumière masquée par des reflets est indistincte, pas nécessairement éteinte. L’équipement comporte aussi des voyants d’état. Si la LED du circuit est indistincte, conserve le même circuit et la même tension, puis relance la mesure. Attends l’actualisation du résultat et des photographies, puis observe de nouveau la LED. Note brièvement, dans tes réponses écrites, les lectures initiale et répétée ainsi que tout changement de visibilité ; utilise le résultat répété dans le tableau. Si la LED reste indistincte, choisis Indistincte. Ne te fie pas à un autre voyant et ne répète pas les mesures jusqu’à obtenir la réponse attendue.
Lis le nom de l’équipement sous chaque résultat : des mesures successives peuvent utiliser différents Hive physiques. De petits écarts peuvent donc provenir de composants différents. Un résultat signalé comme un enregistrement antérieur ne constitue pas une nouvelle mesure indépendante.
Protéger le circuit
Conserve le câblage et les résistances fournis. Utilise uniquement l’alimentation positive de 0–5 V, entre 1 et 5 V dans cette activité. Ne branche pas une LED directement sur l’alimentation. Ne modifie ni les autres alimentations ni le générateur de fonctions. Le multimètre est déjà branché aux bornes d’une résistance : laisse-le en mode tension continue, jamais en mode courant ou résistance.
Mesure la tension aux bornes de la résistance pour calculer le courant dans cette branche. A et K identifient les bornes de la LED.
Changer de circuit
Quand tu as terminé avec un circuit, quitte la session Hive, puis reviens à cette activité avant d’ouvrir le laboratoire suivant. Chaque bouton charge son propre circuit ; ne réutilise pas le circuit précédent et ne modifie pas le branchement du multimètre.
LED rouge avec 1 kΩ
LED rouge avec 1 kΩ
Ouvre ce circuit et vérifie 5 V, 1 kΩ et le mode tension continue. Effectue une mesure et complète sa ligne avant de quitter Hive.
Disponible lors d’une séance de classe
LED rouge avec 10 kΩ
LED rouge avec 10 kΩ
Ouvre ce circuit et vérifie 5 V, 10 kΩ et le mode tension continue. Effectue une mesure et complète sa ligne avant de quitter Hive.
Disponible lors d’une séance de classe
Résultats
Complète deux lignes : une avec 1 kΩ et une avec 10 kΩ, toutes deux à 5 V. Indique V_R en volts. Pour 1 kΩ, I(mA)=V_R ; pour 10 kΩ, I(mA)=V_R/10. Choisis une observation à la caméra ; laisse les lignes supplémentaires vides.
| Résistance | Tension aux bornes de la résistance V | Courant calculé mA | Observation à la caméra |
|---|---|---|---|
Expliquer le rôle de la résistance
12 min
Utilise la lecture de chaque résistance. Divise le courant obtenu avec 1 kΩ par celui obtenu avec 10 kΩ. Indique le rapport et montre les deux courants utilisés.
Quelle résistance a le plus limité le courant ? Appuie-toi sur tes résultats pour expliquer pourquoi supprimer la résistance ne serait pas une bonne manière de rendre ce voyant plus lumineux.
La caméra a-t-elle permis de voir facilement la différence électrique ? Explique pourquoi les courants calculés à partir des tensions mesurées sont plus probants qu’une comparaison des seules photographies.
Pour un voyant consommant peu de courant, lequel de ces deux circuits testés choisirais-tu ? Justifie ton choix en tenant compte du courant et de la visibilité de sa lumière.
Envoyer
Après les mesures, quitte Hive et reviens ici. Marque la pratique comme terminée, vérifie chaque ligne du tableau et chaque réponse obligatoire, puis envoie ton travail.
Transformer cet aperçu en séance de classe
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