Objectifs :

Cette activité permet de mettre en évidence, grâce à des manipulations, le rôle et le fonctionnement d’une photorésistance via le déclenchement :

- de l’ouverture/fermeture de volets électriques,
- du système d’éclairage dans un atelier.

Contenu du document :

Plusieurs démarches d’investigation permettent d’amorcer les débats et de développer le raisonnement des élèves. Les différentes propositions doivent faire l’objet de rebondissements et sont l’occasion de mobiliser les connaissances de chacun, de relativiser les erreurs et d’encourager les initiatives.

Une première manipulation a pour but la découverte du fonctionnement de la photorésistance. Une deuxième permet de mettre en œuvre le déclenchement d’un volet électrique en fonction de différentes valeurs d’éclairement ou de photorésistances. Enfin, une dernière partie simule l’extinction ou l’allumage automatique d’un néon en fonction de la luminosité extérieure.

La loi des mailles et la loi d’Ohm peuvent être envisagées pour compléter l’étude.

Connaissances :

Cette activité fait référence aux modules « électricité : Comment caractériser et exploiter un signal électrique ? » mais également « optique : Comment caractériser et exploiter un signal lumineux ? ». De plus, elle permet, au fil des manipulations, de mettre en évidence les compétences suivantes relatives au BO :

- Lire un schéma électrique,
- Identifier les grandeurs électriques avec les unités et symboles associés,
- Identifier les grandeurs d’entrée et de sortie (avec leur unité) d’un capteur,
- Mesurer un éclairement avec un luxmètre,
- Construire expérimentalement la caractéristique d’un photocomposant (photorésistance).

Pré requis :

Afin de faciliter la mise en œuvre du TP, les élèves doivent être familiarisés au préalable avec les notions suivantes :

- Résistance (unité, rôle, mesure à l’aide d’un ohmmètre).
- Diode (sens de branchement).
- Montages série et parallèle et lois en découlant (loi des mailles et loi des nœuds).

Les plus du sujet :

Clairement structuré, ce document permet une appropriation rapide et une mise en œuvre aisée des manipulations. Celles-ci peuvent être reproduites sans difficulté grâce à une description précise des montages ainsi qu’aux ordres de grandeur fournis.

Au fil des manipulations, les appels enseignants permettent d’exploiter pleinement les différentes compétences. En ce sens, ce document peut être proposé dans le cadre d’une évaluation.

Les champs d’application de cette activité peuvent relever d’une situation du domaine professionnel, de la santé, de l’environnement… où de nombreux capteurs associés à des circuits électriques sont employés pour mesurer des grandeurs physiques et chimiques.
Cette activité, compte tenu de son thème, peut donc être proposée à tous les élèves, quelles que soient les filières.

Pour aller plus loin :

L’utilisation d’une thermistance, dipôle passif dont la résistance varie en fonction de la température à laquelle elle est exposée, pourrait être proposée dans un souci d’écogeste. En effet, la fermeture du volet pourrait être envisagée :

- En hiver, lorsque la température extérieure est faible, dans l’optique de limiter les déperditions de chaleur (la consommation liée à l’éclairage de la pièce en journée étant moindre comparativement à la consommation liée au chauffage).
- En été, lorsque la température extérieure est élevée, dans l’optique de limiter un fort apport de chaleur dans la pièce, et évitant l’utilisation d’une climatisation.