Comment fonctionne un panneau photovoltaïque ?
Comment l'électricité se produit-elle grâce à la lumière du soleil ?
Difficulté
Facile
Durée
15 minute(s)
Disciplines scientifiques
Electricité, Science de la matière, Physique
- Matériel et outils
Lampe 
Une lampe torche ou lampe de poche est un appareil électrique portable produisant de la lumière. Celle-ci peut être générée par une ampoule située au foyer d'un miroir concave, ou, de plus en plus fréquemment, par des LED, aussi puissantes et plus économes .
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Moteur électrique 
Les moteurs électriques sont des machines dites à courant continue.
En fonctionnement moteur, l'énergie électrique est transformée en énergie mécanique.En fonctionnement générateur, l'énergie mécanique est transformée en énergie électrique (elle peut se comporter comme un frein). Dans ce cas elle est aussi appelée dynamo.
Panneau photovoltaïque 
Les panneau solaire photovoltaïque sont des générateurs électrique de courant continu quand ils sont en présence de rayonnement solaire. Constitués d'un ensemble de cellules photovoltaïques reliées entre elles électriquement, ils servent notamment de module de base pour les installations photovoltaïques et les centrales solaires photovoltaïques.
Étape 1 - Le panneau photovoltaïque
Placer un panneau photovoltaïque relié à un moteur électrique doté d'une helice face à une source lumineuse (de préférence le soleil ou une ampoule à incandescence).
Que se passe-t-il ?
Étape 2 - Défi - Choc électrique
Pour cette expérience vous aurez besoin de 3 gros jetons et de 2 petits jetons.
- Disposer 3 gros jetons en une ligne. Ils doivent se toucher les uns aux autres.
- Disposer un petit jeton en bout de ligne. Il doit toucher le plus gros jeton.
- Disposer, à l'opposé, le second petit jeton de manière à ce qu'il soit légèrement éloigné de la file.
Désormais, faites en sorte que le petit jeton se trouvant collé au gros jeton en bout de file, se déplace uniquement grâce au mouvement du second petit jeton à l'opposé de la file.
Que se passe-t-il ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Étape 1 : Lorsque le panneau photovoltaïque est près d'une source lumineuse, l'hélice se met à tourner. Un courant électrique est donc produit.
Étape 2 : Lorsque le second petit jeton vient heurter la file de jetons, le petit jeton situé à l'extrémité se déplace et se sépare de la file.
Explications
Etape 2 :
Imaginons que les jetons représentent différents élements permettant de comprendre la réaction qui se crée à l'intérieur du panneau photovoltaïque et qui produit de l'électricité.
Dans ce cas, les 3 gros jetons représentent le panneau photovoltaïque. A l'intérieur de ce panneau, il y a du silicium, un matériaux contenant des électrons.
Le second jeton qui est éloigné de la file, quant à lui, représente la source lumineuse qui vient heurter le panneau.
Cette source lumineuse contient ce qu'on appelle : des photons.
En venant heurter le panneau contenant du silicium (et donc des électrons), les photons viennet libérer des électrons.
La pièce située en bout de file, qui se déplace représente donc les électrons en mouvement.
Plus d'explications
Un panneau PHOTO voltaïque, fonctionne grâce aux PHOTONS.
Applications : dans la vie de tous les jours
Les panneaux photovoltaïques ont besoin d'une source lumineuse (en l'occurence le soleil) pour produire un courant électrique continu.
Plus la source lumineuse est importante, plus la production d'électricité est importante.
C'est pour cela qu'il est important qu'un panneau photovoltaïque soit situé et orienté de façon à recevoir de la lumière du soleil tout au long de la journée.
En cas de ciel nuageux ou de pluie, le panneau continu malgré tout à produire de l'électricité. Néanmoins, l'environnement étant moins lumineux, il produit donc moins de courant électrique à cet instant.
La production d'électricité varie donc également en fonction de la région où est implanté le panneau solaire (par exemple, le Sud de la France est plus ensoleillé que le Nord de la France, ce qui différencie la production entre ces 2 endroits).
Elle varie également en fonction des saisons (la durée d'ensoleillement est plus importante l'été que l'hiver, par exemple).
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Comprendre comment fonctionne un panneau photovoltaïque
- Comprendre comment la lumière peut servir à produire de l'électricité
Sources et ressources
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_solaire_photovolta%C3%AFque
Dernière modification 19/08/2020 par user:Nathanaël Latour.
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