Caractéristiques Électriques d’une Pile Plate
Comprendre les Caractéristiques Électriques d’une Pile Plate
Dans le cadre d’un projet de science à l’école, les élèves de seconde sont chargés de construire une petite lampe de poche utilisant une pile plate comme source d’énergie.
Avant de commencer la construction, il est essentiel de comprendre les caractéristiques électriques de la pile utilisée pour s’assurer que la lampe fonctionne efficacement et en toute sécurité.
Données :
- Type de pile : Pile plate standard (pile saline)
- Tension nominale de la pile : 1,5 volts
- Résistance interne de la pile : 0,15 ohms
- Lampe utilisée : LED nécessitant une tension minimale de 1,2 volts pour fonctionner correctement et ayant une résistance de 10 ohms.
Objectif :
Calculer le courant qui traverse la LED lorsque la pile est connectée et vérifier si la tension aux bornes de la LED est suffisante pour son fonctionnement optimal.
Questions :
1. Calculez le courant total \( I \) dans le circuit.
2. Déterminez la tension aux bornes de la LED \( V_{LED} \).
3. La LED fonctionnera-t-elle correctement avec la tension calculée? Justifiez votre réponse.
Correction : Caractéristiques Électriques d’une Pile Plate
1. Calcul du courant total dans le circuit :
La résistance totale \( R_{totale} \) du circuit, qui est la somme de la résistance interne de la pile et de la résistance de la LED, est calculée comme suit :
\[ R_{totale} = R_{pile} + R_{LED} \] \[ R_{totale} = 0,15 \text{ ohms} + 10 \text{ ohms} \] \[ R_{totale} = 10,15 \text{ ohms} \]
Ensuite, nous utilisons la loi d’Ohm pour calculer le courant \( I \) dans le circuit :
\[ I = \frac{V}{R_{totale}} \] \[ I = \frac{1,5 \text{ volts}}{10,15 \text{ ohms}} \] \[ I \approx 0,148 \text{ ampères} (148 \text{ mA}) \]
2. Calcul de la tension aux bornes de la LED :
Une fois le courant calculé, nous pouvons déterminer la tension aux bornes de la LED \( V_{LED} \) :
\[ V_{LED} = I \times R_{LED} \] \[ V_{LED} = 0,148 \text{ ampères} \times 10 \text{ ohms} \] \[ V_{LED} = 1,48 \text{ volts} \]
La tension aux bornes de la LED est suffisante pour un fonctionnement optimal car elle est supérieure à la tension minimale requise de 1,2 volts. La LED fonctionnera donc correctement.
3. Discussion :
La tension aux bornes de la LED est supérieure à 1,2 volts, ce qui indique que la pile fournit suffisamment d’énergie pour allumer la LED efficacement. Cela démontre aussi l’importance de prendre en compte la résistance interne de la source d’énergie dans les calculs de circuits simples, surtout quand la résistance externe est relativement élevée comparée à la résistance interne.
Caractéristiques Électriques d’une Pile Plate
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