Choisir la bonne source d’énergie

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Sources d’énergie · Autonomie · Argumentation

Choisir la bonne source d’énergie

~1h30

4e · Binôme

mBot2 · Données fournies

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Situation déclenchante — 3 missions, 3 contextes ⏰ 10 min

Il n’existe pas de « meilleure » source d’énergie en absolu. Tout dépend du contexte d’usage. Pour chaque mission ci-dessous, choisis la source d’énergie la plus adaptée et justifie.

🏆

Mission 1 — Robot de compétition

Piste intérieure · 30 min max · poids limité · recharge rapide entre épreuves

Quelle source choisirais-tu pour ce robot de compétition ?

🌿

Mission 2 — Robot de surveillance de jardin

Extérieur · plein soleil · doit tenir 8h · pas de recharge possible

Quelle source choisirais-tu pour ce robot de jardin ?

🏫

Mission 3 — Robot éducatif en classe

Intérieur · utilisé tous les jours · rechargeable facilement · budget limité

Quelle source choisirais-tu pour ce robot de classe ?

💡 Conclusion : il n’y a pas de « meilleure » source — le choix dépend toujours du contexte, des contraintes et des performances attendues.

Activité 1 — Tableau comparatif des sources ⏰ 15 min

Place les avantages et limites de chaque source d’énergie en les faisant correspondre à la bonne ligne.

✍ Banque d’étiquettes — clique sur une étiquette puis sur la case ??? :

Disponible partout Jetable — coût élevé Légère & compacte Sensible aux chocs Autonomie ill. si soleil Dépend de la météo Recharge en secondes Très faible capacité

Source	Tension	Rechargeable	✓ Avantage	✗ Limite
🧈 Pile AA	1,5 V	Non	???	???
🔋 Li-Ion	3,7 V	Oui	???	???
☀ Solaire	Variable	—	???	???
⚡ Supercap.	Variable	Oui (rapide)	???	???

Activité 2 — Calculer et comparer l’autonomie ⏰ 10 min

Le mAh seul ne suffit pas pour comparer deux batteries de tensions différentes. On utilise le Wh (Watt-heure) :
Energie (Wh) = Capacité (mAh) ÷ 1000 × Tension (V)

Compare deux sources d’énergie :

🧈 SOURCE A — Piles AA

Capacité mAh

Tension V

🔋 SOURCE B — Li-Ion mBot2

Capacité mAh

Tension V

💡 Ce que montre le calcul : même si les piles AA ont une capacité en mAh plus grande, la batterie Li-Ion fournit plus d’énergie utile grâce à sa tension. Le Wh est l’unité qui permet de vraiment comparer.

Activité 3 — Analyse des données de laboratoire ⏰ 15 min

Ces données ont été mesurées par un groupe d’élèves lors d’une séance précédente. Le mBot2 était branché avec un multimètre en série pour mesurer l’intensité consommée dans 4 situations différentes.

📊 Données mesurées — Consommation du mBot2 (batterie Li-Ion 3,7 V · 2000 mAh)

Situation 1 — Robot à l’arrêt (veille) 150 mA # carte CyberPi + LEDs éteintes

Situation 2 — Avance tout droit 620 mA # 2 moteurs DC en fonctionnement

Situation 3 — Tourne + LEDs allumées 850 mA # moteurs + LEDs RGB

Situation 4 — Capteur ultrasons actif 680 mA # moteurs + capteur US

🔍 Analyse ces données et réponds aux questions :

Analyse 1

En utilisant la formule Autonomie (h) = Capacité (mAh) ÷ Intensité (mA), calcule l’autonomie du mBot2 dans les situations 2 et 3. Montre le calcul.

Analyse 2

Pourquoi la consommation est-elle plus élevée en situation 3 qu’en situation 2 ? Qu’est-ce que cela implique pour la durée d’utilisation ?

Analyse 3

En règle générale, pourquoi la durée réelle d’utilisation est-elle toujours inférieure à la durée théorique calculée ?

❓ Quelle est l’autonomie théorique du mBot2 en situation 2 (avance tout droit à 620 mA) ?

A~1h (60 min)

B~1h56 (116 min)

C~3h12 (192 min)

D~30 min

Activité 4 — Argumenter mon choix ⏰ 10 min

🏆 Contrainte du défi robotique 2026 : le règlement impose que le robot fonctionne 45 minutes en continu en mode « avance + capteurs ». Quelle source d’énergie choisissez-vous ?

Ma source choisie :

Argument 1 — Autonomie (calcul chiffré)

Montre par le calcul que ta source peut tenir 45 minutes dans les conditions du défi (mode capteurs = 680 mA).

Argument 2 — Contraintes physiques

Cette source est-elle compatible avec le mBot2 ? Justifie (tension, poids, encombrement).

Argument 3 — Contraintes pratiques

Cette source est-elle pratique pour un défi en classe ? (disponibilité, recharge entre épreuves, coût).

✓ Sauvegardé !

Quiz bilan — Vérifie ce que tu as compris

4 questions sur le choix d’une source d’énergie.

Question 1 / 4

Quelle unité est la plus pertinente pour comparer deux batteries de tensions différentes ?

ALe mAh (milli-ampère-heure)

BLe Wh (watt-heure) — qui tient compte de la tension

CLe Volt (V)

DLe Joule (J) — mais impossible à lire sur une batterie

Question 2 / 4

Un panneau solaire seul peut-il alimenter le mBot2 en intérieur le soir ?

AOui, si le panneau est assez grand

BNon, sans lumière solaire le panneau ne produit pas d’énergie suffisante

COui, la lumière artificielle suffit toujours

DNon, le panneau ne fonctionne que connecté au secteur

Question 3 / 4

La batterie Li-Ion du mBot2 a 2000 mAh à 3,7 V. Quelle est son énergie en Wh ?

A2000 Wh

B3,7 Wh

C7,4 Wh (2000 ÷ 1000 × 3,7)

D5400 Wh

Question 4 / 4

Quel est l’avantage principal du supercondensateur par rapport à une batterie Li-Ion ?

AIl stocke beaucoup plus d’énergie

BIl se recharge en quelques secondes seulement

CIl fonctionne même sans électricité

DIl est plus léger qu’un panneau solaire

J’ai réussi mon travail si…

✔ Je sais comparer des sources d’énergie selon leur tension, leur capacité et leur autonomie.

✔ Je comprends pourquoi le Wh est plus pertinent que le mAh pour comparer deux batteries.

✔ J’ai analysé des données réelles de consommation et calculé une autonomie.

✔ J’ai argumenté mon choix de source d’énergie en 3 points (autonomie, physique, pratique).

✔ J’ai compris que le choix dépend toujours du contexte d’usage.

Compétences travaillées — Programme officiel CSP 2025

Cette séance couvre les objectifs du choix d’une source d’énergie du projet de programme de technologie cycle 4 (CSP, juin 2025).

💰

Choisir une source d’énergie — Thème 2 (4e)

Comparer des accumulateurs selon leur tension, capacité et autonomie. Calculer l’énergie stockable en Wh. Évaluer le besoin énergétique d’un OST et argumenter un choix de source.

📊

Analyser des données techniques — Thème 2 (4e)

Lire et interpréter des données de mesure fournies. Calculer une autonomie à partir de données réelles. Expliquer l’écart entre autonomie théorique et autonomie réelle.

⚖

Faire preuve d’esprit critique (ECC3)

Formuler et justifier un choix technique à partir de critères identifiés. Évaluer les avantages et limites d’une solution selon le contexte d’usage.

✏

S’exprimer à l’écrit (AFF3)

Rédiger une argumentation structurée en 3 points (autonomie, contraintes physiques, contraintes pratiques). Utiliser le vocabulaire disciplinaire : Wh, mAh, tension, autonomie, rendement, accumulateur.

🌐

Développement durable (ECC11)

Comparer des sources d’énergie selon leur impact (pile jetable vs accumulateur rechargeable vs énergie renouvelable). Prendre en compte les critères environnementaux dans un choix technique.

Date de création : 10/04/2026 21:39
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