Lumière sur le Courant : Calculons l'Intensité dans un Circuit LED !
Une petite lumière qui brille, c'est de l'électricité en action !
Les LEDs (Diodes Électroluminescentes) sont partout : dans nos jouets, nos écrans, nos lampes... Pour qu'une LED s'allume, il faut qu'un courant électrique la traverse. Ce courant, c'est un peu comme une rivière d'électrons qui circule dans les fils. L'intensité de ce courant nous dit combien d'électrons passent à un endroit donné chaque seconde. Dans cet exercice, nous allons monter un petit circuit avec une LED et calculer l'intensité du courant qui la fait briller ! 💡⚡
Le Circuit Lumineux de Manon
Schéma du Circuit LED de Manon
Schéma du circuit électrique simple avec une pile, une résistance et une LED.
Questions à traiter
- Qu'est-ce qu'un circuit électrique ? Quels sont les trois composants principaux du circuit de Manon ?
- Le courant électrique ne peut circuler que si le circuit est fermé. Qu'est-ce que cela signifie ?
- L'intensité du courant électrique (\(I\)) se mesure en Ampères (\(\text{A}\)). Elle indique la "quantité d'électricité" qui passe dans le circuit chaque seconde. Pour la calculer dans un circuit simple avec une résistance, on utilise la Loi d'Ohm : \(U = R \times I\).
- À partir de la Loi d'Ohm (\(U = R \times I\)), exprime la formule qui permet de calculer l'intensité \(I\).
- Calcule l'intensité \(I\) du courant qui traverse la LED de Manon. Donne le résultat en Ampères (\(\text{A}\)).
- Souvent, pour les LEDs, on utilise les milliampères (\(\text{mA}\)). Sachant que \(1 \text{ A} = 1000 \text{ mA}\), convertis ton résultat en \(\text{mA}\).
- Si Manon utilisait une pile de \(6 \text{ V}\) au lieu de \(3 \text{ V}\) (en gardant la même résistance de \(100 \text{ }\Omega\)) :
- L'intensité du courant augmenterait-elle, diminuerait-elle ou resterait-elle la même ? Justifie sans calcul.
- Calcule la nouvelle intensité en \(\text{A}\) et en \(\text{mA}\).
- À quoi sert la résistance dans le circuit de Manon ? Que pourrait-il arriver à la LED si Manon ne mettait pas de résistance (ou une résistance trop faible) ?
Correction : Lumière sur le Courant !
Question 1 : Circuit électrique et composants
Réponse :
Un circuit électrique est un chemin fermé que le courant électrique peut parcourir. Il est composé d'une source d'énergie (comme une pile), de conducteurs (comme des fils) et d'un ou plusieurs appareils qui utilisent l'électricité (comme une lampe, un moteur, une LED).
Les trois composants principaux du circuit de Manon sont :
- La pile (source de tension/énergie)
- La résistance
- La LED (Diode Électroluminescente)
Question 2 : Circuit fermé
Réponse :
Un circuit est fermé lorsque tous les composants sont connectés de manière continue, formant une boucle ininterrompue de la borne positive à la borne négative de la source d'énergie (pile). Si le circuit est ouvert (par exemple, un fil débranché ou un interrupteur ouvert), le courant ne peut pas circuler.
Question 3 : Intensité du courant et Loi d'Ohm
Réponse a) Formule de l'intensité \(I\) :
La Loi d'Ohm est \(U = R \times I\).
Pour trouver \(I\), on divise \(U\) par \(R\) :
Réponse b) Calcul de l'intensité \(I\) en Ampères (\(\text{A}\)) :
Données : \(U = 3 \text{ V}\), \(R = 100 \text{ }\Omega\).
L'intensité du courant qui traverse la LED est de \(0,03 \text{ A}\).
Réponse c) Conversion en milliampères (\(\text{mA}\)) :
On sait que \(1 \text{ A} = 1000 \text{ mA}\).
L'intensité du courant est donc de \(30 \text{ mA}\).
Question 4 : Changement de tension
Réponse a) Effet sur l'intensité (sans calcul) :
Si la tension \(U\) augmente et que la résistance \(R\) reste la même, d'après la formule \(I = U/R\), l'intensité du courant \(I\) va augmenter. Plus la "force" qui pousse les électrons (tension) est grande, plus le "débit" d'électrons (intensité) sera important pour une même "difficulté de passage" (résistance).
Réponse b) Nouvelle intensité avec \(U = 6 \text{ V}\) :
Données : \(U = 6 \text{ V}\), \(R = 100 \text{ }\Omega\).
En milliampères :
La nouvelle intensité serait de \(0,06 \text{ A}\), soit \(60 \text{ mA}\).
Quiz Intermédiaire 1 : Si on double la tension dans un circuit (résistance constante), l'intensité du courant :
Question 5 : Rôle de la résistance
Réponse :
La résistance sert à limiter l'intensité du courant qui traverse la LED. Les LEDs sont des composants sensibles qui ne supportent pas un courant trop élevé. Si Manon ne mettait pas de résistance, ou une résistance trop faible, le courant serait trop important pour la LED. Cela pourrait la faire surchauffer très rapidement et la griller (la détruire définitivement). La résistance protège donc la LED.
Quiz Intermédiaire 2 : L'unité de mesure de l'intensité du courant est :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. La Loi d'Ohm s'écrit :
2. Si la tension d'une pile est de \(4 \text{ V}\) et la résistance d'un circuit est de \(200 \text{ }\Omega\), l'intensité du courant est de :
3. Une intensité de \(0,05 \text{ A}\) est égale à :
Glossaire du Circuit LED
- Circuit Électrique
- Un chemin fermé permettant la circulation du courant électrique. Il comprend généralement une source d'énergie, des conducteurs et des composants (récepteurs).
- Courant Électrique
- Un déplacement ordonné de porteurs de charges électriques, le plus souvent des électrons dans les métaux.
- Intensité du Courant (\(I\))
- Quantité de charges électriques qui traversent une section d'un circuit par unité de temps. Elle se mesure en Ampères (\(\text{A}\)).
- Ampère (\(\text{A}\))
- L'unité de mesure de l'intensité du courant électrique. Un courant de \(1 \text{ A}\) signifie qu'une charge d'un Coulomb passe chaque seconde.
- Milliampère (\(\text{mA}\))
- \(1 \text{ mA} = 0,001 \text{ A}\) (soit \(1 \text{ A} = 1000 \text{ mA}\)). Utilisé pour les faibles intensités.
- Tension Électrique (\(U\))
- Différence de "niveau électrique" (potentiel) entre deux points d'un circuit. C'est ce qui "pousse" le courant à circuler. Elle se mesure en Volts (\(\text{V}\)).
- Volt (\(\text{V}\))
- L'unité de mesure de la tension électrique.
- Résistance (\(R\))
- Propriété d'un matériau ou d'un composant à s'opposer au passage du courant électrique. Elle se mesure en Ohms (\(\Omega\)).
- Ohm (\(\Omega\))
- L'unité de mesure de la résistance électrique.
- LED (Diode Électroluminescente)
- Composant électronique qui émet de la lumière lorsqu'il est traversé par un courant électrique dans le bon sens. Elle a besoin d'une résistance pour limiter le courant et éviter d'être endommagée.
- Loi d'Ohm
- Relation fondamentale en électricité qui lie la tension (\(U\)), la résistance (\(R\)) et l'intensité du courant (\(I\)) dans un conducteur ohmique (comme une résistance) : \(U = R \times I\).
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