Protection d’une LED avec Calcul de Résistance
Comprendre la Protection d’une LED avec Calcul de Résistance
Dans un projet d’électronique, un étudiant cherche à concevoir un circuit qui inclut une LED. Pour que la LED fonctionne correctement sans être endommagée, elle doit être connectée à une source de tension de 9V avec une résistance en série appropriée. La LED a une tension nominale de 2V et un courant maximal de 20 mA.
Objectifs de l’exercice:
- Calculer la valeur de la résistance nécessaire pour protéger la LED.
- Déterminer la puissance dissipée par la résistance.
Données fournies:
- Tension de la source de tension (V_s) = 9V
- Tension nominale de la LED (V_LED) = 2V
- Courant maximal de la LED (I_max) = 20 mA = 0.02 A
Questions:
- Calcul de la Résistance Nécessaire:
- Utilisez la loi d’Ohm et la chute de tension dans le circuit pour calculer la valeur de la résistance nécessaire en série avec la LED. Rappelez-vous que la tension aux bornes de la résistance est la différence entre la tension de la source et la tension nominale de la LED.
- Calcul de la Puissance Dissipée par la Résistance:
- Calculez la puissance dissipée par la résistance lorsque le courant nominal traverse le circuit. Utilisez la formule de la puissance en fonction de la tension aux bornes de la résistance et du courant.
Correction : Protection d’une LED avec Calcul de Résistance
1. Calcul de la Résistance Nécessaire
Étape 1 : Détermination de la tension aux bornes de la résistance
La tension totale fournie par la source est de 9V, et la tension nominale de la LED est de 2V. La tension aux bornes de la résistance est donc la différence entre ces deux tensions :
\[ V_R = V_s – V_{LED} \] \[ V_R = 9V – 2V \] \[ V_R = 7V \]
Étape 2 : Application de la loi d’Ohm pour trouver la résistance
La loi d’Ohm stipule que \(R = \frac{V}{I}\). Nous appliquons cette formule en utilisant le courant maximal que la LED peut supporter sans risque, qui est de 20 mA, ou 0.02 A pour faciliter les calculs en ampères :
\[ R = \frac{V_R}{I_{max}} = \frac{7V}{0.02A} \] \[ R = 350 \Omega \]
La résistance nécessaire pour que la LED fonctionne correctement sans être endommagée est de 350 ohms.
2. Calcul de la Puissance Dissipée par la Résistance
Étape 1 : Calcul de la puissance utilisant la tension et le courant
La formule pour calculer la puissance dissipée par une résistance en utilisant la tension aux bornes et le courant qui la traverse est \(P = VI\).
Nous avons déjà déterminé \(V_R\) et nous connaissons \(I_{max}\) :
\[ P = V_R \times I_{max} \] \[ P = 7V \times 0.02A \] \[ P = 0.14W \]
La puissance dissipée par la résistance lorsque le courant maximal traverse le circuit est de 0.14 watts.
Conclusion
La résistance de 350 ohms est nécessaire pour limiter le courant traversant la LED à son courant maximal de 20 mA.
Cette configuration assure que la LED opère dans des conditions sûres et efficaces, avec une puissance dissipée par la résistance de seulement 0.14 watts, ce qui est faible et ne devrait pas entraîner de surchauffe significative.
Protection d’une LED avec Calcul de Résistance
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