Comment fonctionne une pile?

De petites particules chargées se déplacent du pôle négatif au pôle positif et produisent un courant qui, par exemple, alimente ta lampe de poche.

Batterien

Image: restyler/Shutterstock.com

N’est-il pas génial que tu puisses allumer ta lampe de poche ou ton iPod avec une pile, sans câble? Ça ne serait vraiment pas drôle si ces appareils devaient toujours être branchés à une prise!

Le principe d’une pile

Dans une pile, de petites particules chargées circulent entre deux récipients contenant du liquide et deux métaux différents (comme illustré ci-dessous). Leur circulation produit un courant électrique qui allume ta lampe de poche ou te permet d’écouter ta musique préférée sur ton iPod.

Illustration du fonctionnement d'une pile

Les électrons circulent du pôle négatif au pôle positif de la pile et allument ainsi l’ampoule. (Image: Redaction SimplyScience.ch)

Les métaux et leurs préférences

Les métaux ont la propriété de pouvoir émettre de petites particules appelées électrons. Ces particules ont une charge électrique, qui est négative. Certains métaux donnent facilement des électrons, d’autres préfèrent les garder. C’est la raison pour laquelle on dit que les métaux sont plus ou moins nobles. L’or, l’argent et le cuivre sont des métaux nobles. Cela veut dire qu’ils veulent rester comme ils sont et qu’ils préfèrent garder leurs électrons. Les métaux moins nobles, comme par exemple le zinc, donnent leurs électrons facilement. Ces qualités sont exploitées dans une pile.

illustration humouristique montrant l'utilisation de piles pour allumer une ampoule

Image: Mjak/Shutterstock.com

Pourquoi les particules circulent-elles?

Dans l’image ci-dessus, deux récipients contenant deux métaux différents sont représentés. Dans une pile, ces récipients correspondent au pôle négatif et au pôle positif. Le métal non-noble est en contact avec un liquide dans le récipient à gauche. Ce métal devient «plus heureux» quand il peut donner des électrons. Dans le récipient à droite, tu trouves le métal noble, qui est complètement satisfait dans son état. Mais dans le liquide à droite, il y a des molécules qui veulent absolument recevoir des électrons pour devenir comme le métal noble. Ce liquide attire les électrons. Quand tu allumes ta lampe de poche, le métal non-noble à gauche émet des électrons qui sont captés par les molécules du récipient de droite. Il se produit ainsi un courant électrique, une circulation d’électrons du récipient de gauche à celui de droite. En chemin, les électrons passent par l’ampoule à toute vitesse et l’allument. Un tube rempli de liquide (appelé pont salin) relie les deux récipients. Les particules présentes dans le tube se déplacent pour équilibrer les charges (le même nombre de charges positives et négatives) dans chaque récipient après l’arrivée des électrons. Sans ce tube, le courant s’arrêterait.

Tu peux fabriquer toi-même une pile à l'aide de deux citrons. Les instructions se trouvent ici.

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Hawking a écrit:

J'ai adoré cet article qui m'a permis de comprendre le fonctionnement des piles. De la chance que l'explication est simplifiée sinon je n'aurais pas compris.