Leçon Teach
Trois lumières, des branches indépendantes
Observe ce qui arrive à une branche à LED lorsque d’autres branches partagent son alimentation.
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Objectifs d’apprentissage
Comparer le courant dans la branche verte avec une, deux puis trois branches en parallèle.
Expliquer l’indépendance des branches et distinguer le courant d’une branche du courant total.
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.
Une lumière supplémentaire change-t-elle la première ?
5 min
Imagine que tu ajoutes un voyant à un panneau de commande. Le courant dans le premier voyant va-t-il diminuer parce qu’il doit désormais « partager » ? Hive permet de comparer une LED verte seule, une verte avec une rouge, puis les trois couleurs. Chaque branche possède sa propre résistance de 1 kΩ ; toutes sont reliées entre la même alimentation et la masse.
Sous une tension fixe de 5 V, prévois l’effet de l’ajout des branches rouge et jaune sur le courant dans la branche verte. Explique ton raisonnement.
Ajouter des branches, conserver la même mesure
22 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.
Mesure la tension aux bornes de la résistance pour calculer le courant dans cette branche. A et K identifient les bornes de la LED.
Suis une branche complète de l’alimentation à la masse. Le voltmètre est relié uniquement à la résistance de la branche verte.
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.
Verte seule
Verte seule
Vérifie 5 V et laisse le multimètre aux bornes de la résistance de 1 kΩ de la branche verte. Mesure, complète la ligne Verte seule, puis quitte Hive.
Disponible lors d’une séance de classe
Verte + rouge
Verte + rouge
Vérifie 5 V et laisse le multimètre aux bornes de la résistance de 1 kΩ de la branche verte. Mesure, complète la ligne Verte + rouge, puis quitte Hive.
Disponible lors d’une séance de classe
Verte + rouge + jaune
Verte + rouge + jaune
Vérifie 5 V et laisse le multimètre aux bornes de la résistance de 1 kΩ de la branche verte. Mesure, complète la ligne Verte + rouge + jaune, puis quitte Hive.
Disponible lors d’une séance de classe
Répéter avec la verte seule
Répéter avec la verte seule
Ouvre ce dernier circuit à 5 V, mesure de nouveau la résistance de la branche verte et complète Verte seule, répétition. Vérifie le nom de l’équipement : il peut s’agir d’un autre Hive physique.
Disponible lors d’une séance de classe
Résultats
Utilise quatre lignes, toujours à 5 V. Dans chaque circuit, le multimètre mesure uniquement la résistance de la branche verte. Indique V_R en V et I_green en mA (même valeur numérique avec 1 kΩ). Observe la LED verte, pas la luminosité globale de l’équipement. Utilise le dernier bouton de répétition pour la dernière ligne ; laisse les lignes supplémentaires vides.
| Circuit | Tension aux bornes de la résistance verte V | Courant dans la branche verte mA | LED verte à la caméra |
|---|---|---|---|
Distinguer courant de branche et courant total
13 min
Soustrais le premier courant obtenu avec la verte seule au courant de la branche verte dans le circuit à trois couleurs. Donne la différence avec son signe, en mA, et montre les deux lectures utilisées.
L’ajout de branches a-t-il nettement modifié le courant dans la branche verte ? Utilise les trois configurations et la répétition pour expliquer ce que tes résultats permettent de conclure.
Réponds par écrit sans modifier le circuit : cette lecture permet-elle de connaître le courant total fourni aux trois branches ? Explique quel courant elle permet de calculer et quelles mesures supplémentaires seraient nécessaires pour obtenir le total.
Que vérifierais-tu avant d’attribuer à une branche supplémentaire un petit écart entre deux essais ?
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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