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I.Stockage de lénergie fournie par les cellules photovoltaïques dans un condensateur 1.Charge du condensateur par les cellules photovoltaïquesCharge 2.Décharge.

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1 I.Stockage de lénergie fournie par les cellules photovoltaïques dans un condensateur 1.Charge du condensateur par les cellules photovoltaïquesCharge 2.Décharge du condensateur dans une DELDécharge II.Linterrupteur électronique 1.La LDR dans un diviseur de tensionLDR 2.Le transistor utilisé comme interrupteur électroniquetransistor III.Le montage completcomplet

2 Sommaire Charge du condensateur par les cellules photovoltaïques Dans lobscurité, la tension aux bornes des cellules photovoltaïques est nulle 0 V Ug I e-e- Uc V COM En peine lumière, une tension apparaît aux bornes des cellules photovoltaïques : elles peuvent donc jouer le rôle de générateur Quand on branche un condensateur à ses bornes, un courant dintensité I peut circuler Par conséquent, des électrons circulent dans lautre sens : certains saccumulent à lune des bornes du condensateur, dautres quittent lautre borne et y font apparaître des charges +. Il apparaît alors une tension aux bornes du condensateur qui augmente au cours du temps car les charges accumulées sont de plus en plus nombreuses. Pour éviter quune fois chargé, le condensateur se décharge dans les cellules photovoltaïques, on branche une diode qui bloque le courant qui essaierait de passer dans lautre sens. La vidéo : le condensateur, initialement déchargé, est chargé lentement par les cellules en lumière ambiante puis beaucoup plus rapidement à la lumière de la lampe. Cliquez ici pour la visionner.

3 Sommaire Décharge du condensateur dans une DEL I e-e- Uc Le condensateur chargé demeure chargé car il contient un isolant entre ses armatures qui empêche les électrons de circuler. Quand on branche le circuit contenant une résistance réglable et une DEL, les électrons peuvent circuler de la borne négative du condensateur vers la borne positive Il apparaît alors un courant électrique dans le circuit et la DEL sallume ; la tension aux bornes du condensateur diminue au cours du temps car les charges aux armatures sont de moins en moins nombreuses. La tension diminue jusquà atteindre la tension seuil de la DEL, Us, tension en-deçà de laquelle la diode ne conduit plus le courant et séteint ; le condensateur nest pas totalement déchargé. La durée de décharge du condensateur augmente quand la résistance augmente quand la capacité du condensateur, C en farad ( F ) augmente V COM Uc = Us = 1,6 V R max = 10k + - La vidéo : le condensateur, initialement chargé, se décharge dans la DEL o rapidement quand la DEL est associée à une petite résistance : cliquez ici. o lentement quand la DEL est associée à une grande résistance : cliquez ici

4 Sommaire La LDR dans un diviseur de tension U LDR = 0V LDR V COM I Ug = 6V Objectif : on veut montrer que la tension aux bornes de la LDR varie quand lintensité lumineuse varie. Or, la LDR étant une résistance, la tension à ses bornes est nulle si elle nest pas traversée par un courant Dans ce montage, la LDR et le générateur sont montés en parallèle donc la tension aux bornes de la LDR est égale à celle du générateur quelle que soit lintensité lumineuse : il faut associer en série une autre résistance. U LDR = 6 V U LDR = 4 V U LDR = 0,4 V R = 10k Sans éclairage, la résistance de la LDR est grande : 20k par conséquent, la tension à ses bornes vaut 4V Éclairée, la résistance de la LDR diminue : 2k par conséquent, la tension à ses bornes diminue également et vaut 0,4 V La vidéo : la tension aux bornes de la LDR diminue quand on allume la lampe au-dessus de la LDR : cliquez ici

5 Sommaire La fermeture du transistor commandée par la tension aux bornes de la LDR La jonction BE du transistor se comporte comme une diode, de tension seuil égale à environ 0,5 V : si U BE < 0,5 V, la jonction ne laisse pas passer le courant : le transistor se comporte comme un interrupteur ouvert et la DEL ne sallume pas. U BE = 0,1 V Ug = 6V R max = 10k B C E U BE = 2 V U LDR = 4 V LDR V COM R = 10k U LDR = 0,4 V Si U BE devient supérieure à 0,5 V, la jonction laisse passer le courant : le transistor se comporte comme un interrupteur fermé et la DEL sallume. La tension aux bornes de la LDR du diviseur de tension peut donc commander louverture ou la fermeture du transistor : la nuit, la tension aux bornes de la LDR est suffisante pour déclencher lallumage de la DEL Au levé du jour, sa tension baisse puisque lintensité lumineuse augmente pour devenir inférieure à la tension seuil de la jonction BE : la DEL séteint. La vidéo N°1 : on augmente progressivement la tension aux bornes de la jonction BE : la DEL sallume quand la tension atteint 0,5 V ; cliquez ici La vidéo N°2 : quand on éclaire la LDR, la DEL est éteinte car la tension aux bornes de la LDR est inférieure à 0,5 V ; quand on éteint la lampe, la DEL sallume car la tension aux bornes de la LDR devient supérieure à 0,5 V ; cliquez ici

6 Le montage complet II R max = 10k B C E LDR R = 10k I + - Sommaire Dans un premier temps, à la lumière du jour, les cellules chargent le condensateur ; quand il est complètement chargé, les cellules ne délivrent plus de courant. Dès que lon ferme linterrupteur du circuit secondaire, un courant circule mais pas dans la branche contenant la DEL ( elle ne sallume pas ) car le transistor est « ouvert » puisque la tension aux bornes de la LDR est faible, étant éclairée. En fait, le courant traverse la branche contenant la LDR et décharge lentement le condensateur, ce qui est un inconvénient majeur de ce montage ; le montage de la lampe commerciale est plus complexe car il résout le problème en utilisant dautres transistors… Quand la nuit tombe, la résistance de la LDR augmente ainsi que la tension à ses bornes : le transistor « se ferme » et laisse passer le courant dans la branche contenant la DEL, qui sallume. Le condensa teur se décharge alors plus rapidement car la résistance rencontrée par le courant est plus faible. Le condensateur se déchargeant, la tension aux bornes de lassociation série « DEL + rhéostat » diminue jusquà atteindre la tension seuil de la DEL : à ce moment, le courant ne circule plus et la DEL séteint. La vidéo N°1 : Charge du condensateur par les cellules ; cliquez ici La vidéo N°2 : Décharge du condensateur à travers la DEL quand la lumière séteint ; cliquez ici La vidéo N°3 : Utilisation dun condensateur de plus grande capacité : la décharge est plus lente ; cliquez ici


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