le courant électrique

2nd 1 Enseignement d’exploration
2nd 2
Thème 3
Les enjeux énergétiques comtemporains
Problématique générale:
Comment produire un courant électrique simplement et sans danger ?
Documentd’introduction:
En1786,LuigiGalvaniobservequelesmusclesd'unecuissedegrenouillesecontractentlorsqu’elleest
miseencontactavecdesmétaux,delamêmemanièrequelorsqu'onlabranchesurunemachine
électrostatique.Ildécouvrequelaréactionestplusfortequandilutiliseuninstrumentcomposédedeux
métauxdifférents.
EnoppositionaveclestravauxdeGalvani(électricitéd'origineanimale),
AlessandroVoltainventelapremièrepileàcolonnele17mars1800;ces
premierssystèmesétaientconstituésd'un«empilement»dedisquesde
deuxmétauxdifférentsséparéspardesdisquesdefeutre,imbibés
d'acide,d'oùlenomdel'invention.
Quelquesmoisaprèsl'inventiondeVolta,deuxchimistesbritanniques,
WilliamNicholson(1753‐1815)etAnthonyCarlisle(1768‐1840)utilisentla
piledeVoltapourréaliserlapremièreélectrolyseartificielle(électrolyse
del'eau)le2mai1800.
Dès1802,WilliamCruickshankcréelapileàaugeendisposant
verticalementleslamesdezincetdecuivredansunbacàparoisisolantes
remplid'eauacidulée.Elleestbeaucoupplussimpleàproduirequelapile
deVolta.

Sommaire:
- Réalisationdepile‘’auxagrumes‘’
- pileaucitron
- pileaupamplemousse
- pileàl’orange
- ExpériencedelapileDaniell
1.- La batterie au citron
Matériel:
‐uncitron
‐unelamedecuivre
‐unelamedezinc
‐unvoltmètre
‐deuxcâblesavecdespincescrocodiles
Explications:
Insérezlesdeuxlamesdemétaldanslecitron,enfaisantattentionàcequ’ellesnesetouchentpasentre
elles.Enutilisantlevoltmètre,mesurezlatensionproduiteentrelesdeuxlames.
Commentfonctionnecettebatterie?
L’atomedecuivre(Cu)attirepluslesélectronsquel’atomedeZinc(Zn).Sil’onplaceunepiècedecuivre
encontactavecunepiècedezinc,denombreuxélectronsvontpasserduzincverslecuivre.Commeilsse
concentrentdanslecuivre,lesélectronsserepoussentlesunslesautres.Quandlesforcesderépulsion
entrelesélectronsetlesforcesd’attractiondesélectronsducuivresontégales,lamigrationd’électrons
s’arrête.
Commesolutionconductrice,onpeututilisern’importequelélectrolyte,quecesoitunacide,unebase,ou
unesolutionsaline.Labatterieaucitronfonctionnebienparcequelejusdecitronestacide.Vouspouvez
doncfairedesbatteriesavecn’importequelfruitoulégumedevotrechoix.
Commepourn’importequellebatterie,aussilabatterieaucitronauneduréedevielimitée.Les
électrodessubissentdesréactionsdepolarisationquibloquentlaproductiond’électricité.Laforce
électromotrice(tensionproduiteparlabatterie)diminueetlabatteriearrêtedefonctionner.Engénéral,
cequialieuestlaproductiond’hydrogènesurl’électrodedecuivreetundépôtd’oxydeapparaîtsurla
lamedezinc,mettantainsiunebarrièreentrelezincetl’électrolyte.

Autreexpérienceréalisée:
Voirsitesuivant:http://www.je‐comprends‐enfin.fr/index.php?/Experiences/une‐pile‐au‐citron/id‐menu‐23.html
Onpeutvoircetteexpériencesuiteacettevidéo:http://www.youtube.com/watch?v=wRhwoXNg9XI
Matériauxpourfabriquerunepileavecuncitron:
Pourfabriquerunepileavecducitron,vousaurezbesoind'unpetitpeudematériel:uncitron,2lamelles
dezinc(oudeuxpetitsmorceauxdegouttière)et2lamellesdecuivre(oudufilélectriquerigideencuivre),
unvoltmètre,dufilélectriquedepetitdiamètre(3morceauxde10cmetendénuderlesextrémités),et
enfin,desétiquettesautocollantes.
Commentfaireunepileavecuncitron?
Coupezvotrecitronendeux.Danschaquemoitiéducitron,enfoncezunelamelledezinc,etunelamelle
decuivre.Reliezlalamelledezincdelapremièremoitiéàlalamelleencuivredelasecondemoitiéparun
filélectrique.Puis,lefilpartantdelalamelledecuivredelapremièremoitiéaupôleplusdelacalculatrice
etlefilpartantdelalamelledezincdelasecondemoitiéaupôlemoins.Unefoislecircuitfermé,le
voltmètremesureuncourantélectrique.Lamesureétaitdel’ordrede0.09V
Quesepasset‐ildanscemontage?
Aumomentdubranchementfinal,ilyaunmouvementd'ensembledetoutespetitesparticulesquel'on
appellelesélectronsquisedéplacentdanslefilélectriqueencuivre.Maispourquecesélectrons
circulent,ilfautimpérativementquelecircuitsoitfermé.Danslapile,lapartie"zinc‐jusducitron"
produitdesélectronsetl'autrepartie"cuivre‐jusdecitron"prendcesélectrons.Al'intérieurducitron,le
juspermetletransportd'électronsautrementditdechargesélectriquesdontlacirculationconstituele
courantélectrique.Danscemontage,vousavezmis2pilesboutàbout(ensérie)pourobtenirune"force
suffisante"pourquelacalculettemarche.
Conclusion:
Lejusdecitronpermetletransportducourantélectriquecequiamèneàlaformationd’unepileélectrique.

2.- Pile au pamplemousse
Matériel:
‐unpamplemousse
‐unelamedecuivre
‐unelamedezinc
‐unvoltmètre
‐deuxcâblesavecdespincescrocodiles
Voicileschémadumontage:
Observation:
Onobserveunetensionauvoltmètre(faible).
3.- Pile a l’orange
Matériel:
‐uneorange
‐unfildecuivre
‐unevisd'acierzingué
‐unvoltmètre
‐deuxcâblesavecdespincescrocodiles,
Explications:
Insérezlesdeuxlamesdemétaldansl’orange,enfaisantattentionàcequ’ellesnesetouchentpasentre
elles.Enutilisantlevoltmètre,mesurezladifférencedetensionproduiteentrelesdeuxlames.
Commentfonctionnecettebatterie?
Commepourn’importequellebatterie,aussilabatterieal’orangeàuneduréedevielimitée.Les
électrodessubissentdesréactionsdepolarisationquibloquentlaproductiond’électricité.Laforce
électromotrice(tensionproduiteparlabatterie)diminueetlabatteriearrêtedefonctionner.Engénéral,

cequialieuestlaproductiond’hydrogènesurl’électrodedecuivreetundépôtd’oxydeapparaîtsurla
lamedezinc,mettantainsiunebarrièreentrelezincetl’électrolyte.
Lienpourl'énergieal'orange:http://www.youtube.com/watch?v=j_zoHUykPi4
4.- Expérience d’une pile Daniell
Matériel:
‐2béchers
- desfils
- delasolutiondezinc2+
- delasolutiondecuivre2+
- uneplaquedecuivre
- uneplaquedezinc
- unecalculatrice
- unampèremètre
- unpontsalindechloruredepotassium(KCl)