- enseignement Catholique

HGT - ScB
Physique
UAA1
AUTEURS : Jean-Baptiste Schuermans, Philippe Godts
Fiche d’expérience 5
Energie chimique, énergie électrique
Objectifs d’apprentissage
Vérifier expérimentalement que l’énergie électrique peut produire un effet chimique et vice versa.
Description générale
Au cours des expériences décrites ci-dessous, les élèves vont observer les phénomènes suivants :
 des électrodes plongées dans l’eau produisent un dégagement de gaz,
 des plaques de Cu et de Zn plongées dans un électrolyte génèrent une tension électrique.
Matériel suggéré

Pile (4,5 V)*1 ;

2 clous en acier inoxydable (ou deux mines de crayon)*;

Ampoules sur soquet (6 V/0,1 A) * ;

Cordons de connexion avec pinces crocos* ;

1 plaquette de cuivre et 1 plaquette de zinc* ;

Gobelet (plastique transparent) ;

NaCl, CuSO4 (pour solutions) ;

Brosse de fer et support ad hoc (sur lequel les plaquettes peuvent être brossées) ;

Eau courante, essuie-tout ;
Santé, sécurité, notes techniques
Voir remarques générales dans le document relatif à la boîte électrique de base (BEB).
Avant et après utilisation, les plaquettes doivent être soigneusement rincées à l’eau courante, après
avoir éventuellement été nettoyées à la brosse de fer.
Les pinces crocodiles doivent être soigneusement rincées et séchées après les expériences, au
risque de s’oxyder et ne plus pouvoir réaliser de contact électrique efficace.
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(*) Ce matériel est inclus dans la boîte électrique de base (BEB). Il est alors nécessaire d’utiliser plusieurs boîtes pour
disposer de plusieurs éléments voltaïques.
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Après l’expérience, conserver les gobelets contenant les solutions de CuSO 4 dans un lieu ventilé
jusqu’à ce que l’eau s’évapore, puis éliminer les résidus secs conformément aux prescriptions.
Procédure

Raccorder les bornes de la pile de 4,5V à deux clous plongées dans un gobelet d’eau sans se
toucher. Qu’observe-t-on au bout d’un certain temps ?

Rincer la plaquette de cuivre et la plaquette de zinc et observer ce qui se passe quand
a. on pose la plaquette de cuivre sur sa langue ;
b. on pose la plaquette de zinc sur sa langue ;
c.
on pose les deux plaquettes en laissant un espace entre elles sur la langue ;
d. on pose les deux plaquettes en laissant un espace entre elles sur la langue et en les
faisant se toucher à leur extrémité opposée à la langue (un goût particulier se fait sentir
côté Zn).

Raccorder entre elles les « piles à bouche » de plusieurs élèves à l’aide de cordons à pinces
crocodiles. A quelles conditions le courant circule-t-il ?

Remplir des gobelets d’eau salée ; y plonger les plaquettes de zinc et de cuivre. A l’aide de
cordons à pinces crocodiles, brancher une led aux bornes d’un élément voltaïque ainsi constitué
(la patte la plus courte du côté de la plaquette de zinc). Vérifier que les deux plaquettes ne se
touchent pas tout au long de l’expérience. La led s’allume-t-elle ? Combien faut-il placer
d’éléments en série pour qu’elle s’allume ? (trois). Si on remplace la led par une ampoule 6 V/0,1
A, s’allume-t-elle ? Si on ajoute du CuSO4 dans les solutions, à partir de combien d’éléments en
série l’ampoule de départ s’allume-t-elle ?
Notes pour le professeur
Un élément voltaïque Zn-Cu génère une tension d’environ 0,8 V dans une solution de NaCl, et une
tension d’environ 1,2 V dans une solution de CuSO4.
Inviter les élèves à observer l’apparition de dépôts noirs sur la plaque de Zn, la diminution de la
luminosité de l’ampoule et éventuellement l’apparition d’un dépôt de cuivre métallique : la pile
« s’use » avec le temps. Il faudra donc éventuellement nettoyer les plaques à la brosse de fer en
cours d’expérience.
Développements attendus principalement visés
Citer différents types de générateurs électriques et indiquer leur source d’énergie première (C2).
L’élève exprime la transformation d’énergie effectuée par différents générateurs (par exemple :
alternateur d’un barrage hydraulique ou d’une éolienne, panneau photovoltaïque, générateur
piézoélectrique, pile).
Citer différents types de récepteurs, la catégorie énergétique dans laquelle ils se trouvent et indiquer
la transformation d’énergie correspondante (C3).
L’élève établit le lien entre un des effets du courant électrique et un récepteur électrique (par
exemple : radiateur électrique, chargeur de pile, moteur électrique, lampe LED, réfrigérateur). Il
exprime la transformation d‘énergie observée et commente la classification énergétique de l’appareil,
le cas échéant.
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