Première stl enseignement spécifique obligatoire
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Activité expérimentale Travail en binôme Durée : 2H (pour l'ensemble de l'activité) Peut être menée par investigation ou à partir d'un protocole Permet une évaluation diagnostique Problématique de l'activité Sur l'emballage des lampes à économie d'énergie est généralement indiquée une valeur exprimée en lumen. Celle-ci correspond-elle au flux lumineux émis par la lampe ? Vérification sur une lampe à économie d'énergie de puissance 12 W 610 lm. Mise en œuvre Matériel : - un cercle gradué tracé sur une feuille A2 : rayon 20 cm - une lampe à économie d'énergie "boule" 230V 12W (ou toute autre puissance) - un support de lampe normalisé - un luxmètre (utilisation possible des cellules dédiées en exao ) - papier millimétré ou système d'acquisition avec tableur-grapheur Pré-requis ou recherche documentaire - grandeurs photométriques : éclairement, flux lumineux - fonctionnement et utilisation d'un luxmètre Travail expérimental - Placer au centre du cercle gradué, la lampe à économie d'énergie sur son support - Relier le cordon du support au réseau électrique - Déplacer la cellule du luxmètre, à hauteur de la lampe, sur le cercle gradué - Relever les éclairements en fonction de l'angle - Déplacer la cellule du luxmètre autour de la lampe dans un plan de symétrie vertical, à environ 20cm du centre de la lampe - Relever en quelques points l'éclairement indiqué par le luxmètre pour vérifier, en première approche, l' isotropie approximative de l'éclairement d'une telle lampe dans le plan de mesure Exploitation des résultats - construire le graphique éclairement = f(angle) pour les mesures dans le plan horizontal autour de la lampe - conclure quant à l'isotropie de l'éclairement d'une telle lampe -  calculer la valeur moyenne des éclairements mesurés - mesurer les dimensions de la lampe : schéma approximatif proposé : - En déduire, par homothétie, les dimensions de la portion de sphère éclairée, de rayon RE égal au rayon du cercle gradué utilisé  Données : aire d'une sphère : A = 4..r2 aire d'une calotte sphérique : A' = 2..r.h ( r: rayon de la sphère h: hauteur de la calotte) - Calculer l'aire de la portion de sphère, de rayon RE , éclairée. - En déduire le flux lumineux émis par la lampe étudiée - Comparer le résultat avec celui indiqué sur l'emballage. - A partir de s indications portées sur l'emballage de la lampe, comparer la puissance électrique consommée par la lampe à économie d'énergie avec celle d'une lampe à incandescence qui produirait le même flux lumineux et conclure quant aux rendements lumineux de ces 2 types de lampes Schémas et photos    Éléments de résultats (à partir des essais) - le cercle gradué utilisé a un rayon de 17,5 cm - le luxmètre utilisé : Luxmètre YF-1065 Max = 560 nm photodiode au silicium marque YFE - la lampe utilisée : Philips "softtone" 230V 12W 610 lm - on constate l'isotropie de l'éclairement avec un éclairement moyen E = 1535 lux (1 lux = 1 lm/m2) - aire de la portion de sphère éclairée: A = 0,330 m2 - flux lumineux émis par la lampe : F = A . E = 506 lm (contre 610 lm indiqué par le constructeur) - le même flux serait émis par une lampe à incandescence d'une puissance électrique voisine de 50 W , donc le rendement lumineux de la lampe à économie d'énergie est de l'ordre de 4 à 5 fois meilleurs que celui de la lampe à incandescence. |
