Teach Leçons avec laboratoires distants

Leçon Teach

Quand une LED s’allume-t-elle ?

Fais varier la tension, observe une LED verte réelle et étudie le courant grâce aux mesures sur une résistance.

  • Électronique - Hive
  • 35 min
  • Secondaire, 14–16 ans
  • fr
  • Electronics · Physics · Technology

Connectez-vous avec un compte enseignant pour préparer une séance. Les élèves rejoignent la classe avec un code.

Schéma : l’alimentation positive traverse une résistance puis l’anode de la LED ; la cathode retourne au zéro volt. Un voltmètre est branché aux bornes de la résistance, et non en série.
Électronique - Hive

Objectifs d’apprentissage

  • Relier les variations de tension au courant calculé dans la LED à partir de six mesures.

  • Distinguer une observation à la caméra, une mesure électrique et une estimation.

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.

1

Une lumière qui cache une histoire

5 min

Le petit voyant d’un chargeur paraît simple : il est allumé ou éteint. Mais que se passe-t-il lorsque sa tension d’alimentation augmente ? Tu vas étudier une LED verte en conservant sa résistance de 1 kΩ et comparer ce que montre la caméra à une mesure électrique.

Avant d’ouvrir Hive, prévois comment le courant et la lumière visible vont évoluer entre 1 et 5 V. Justifie ta prévision ; elle n’a pas besoin d’être correcte.

2

Étudier la lumière

18 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, $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$. 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.

Schéma : l’alimentation positive traverse une résistance puis l’anode de la LED ; la cathode retourne au zéro volt. Un voltmètre est branché aux bornes de la résistance, et non en série.

Mesure la tension aux bornes de la résistance pour calculer le courant dans cette branche. A et K identifient les bornes de la LED.

Avant de mesurer

Avant de mesurer. Le multimètre est branché aux bornes de la résistance. Explique avec tes mots ce qu’il mesure et comment cette lecture permet de calculer le courant dans la LED. Vérifie ton raisonnement à l’aide de l’explication précédente avant d’ouvrir le laboratoire.

Ouvrir la LED verte

  1. Ouvrir la LED verte

  2. Ouvre le circuit de la LED verte ci-dessous. Il démarre à 1 V, avec le multimètre aux bornes de sa résistance de 1 kΩ.

  3. Suis les six réglages du tableau Résultats ci-dessous en modifiant uniquement la tension positive. Lance une mesure à chaque réglage.

  4. Pour la dernière mesure, ramène la tension positive à 3 V sans modifier les autres réglages. Note le nouveau résultat sans attendre une égalité parfaite.

  5. Termine la session Hive lorsque le tableau est complet.

Disponible lors d’une séance de classe

Résultats

Complète six lignes dans cet ordre : 1, 2, 3, 4, 5 V, puis reviens à 3 V. Après chaque mesure, indique V_R en volts, calcule I en mA et choisis une observation à la caméra. La dernière ligne répète 3 V ; laisse les lignes supplémentaires vides.

Passage Tension réglée V Tension aux bornes de la résistance V Courant calculé mA Observation à la caméra
3

Expliquer les résultats

12 min

Utilise ta première ligne à 3 V. Donne le courant en mA et montre comment tu l’as calculé à partir de V_R et de 1 kΩ.

Comment le courant a-t-il évolué lorsque la tension d’alimentation a augmenté ? Appuie ton explication sur deux lignes et indique si des augmentations identiques de 1 V ont produit des variations identiques du courant.

Compare tes deux lignes à 3 V. Que permettent-elles de vérifier ? Pourquoi ni une photographie sombre ni le dessin seul ne prouvent-ils que le courant est exactement nul ?

Un voyant est difficile à distinguer sur une photographie. Quelle grandeur électrique vérifierais-tu avant de conclure qu’il ne conduit pas, et comment l’obtiendrais-tu ici ?

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

Continuez vers LabsLand Teach pour utiliser cette leçon avec vos élèves et vérifier l’accès de votre compte.