Fabriquer une pile électrique

Auteur avatarOgier MAILLARD | Dernière modification 19/08/2020 par Nathanaël Latour

Introduction

Des pièces de 5 centimes d'euro, des rondelles de bricolage, un peu de carton et de vinaigre et nous voilà sur les traces de Volta !!

Étape 1 - préparer le matériel

- Découper dans le carton 3 rondelles de la taille d'une pièce de 2 euros

- mettre ces rondelles à tremper dans du vinaigre


- préparer 3 pièces de 5 cents d'euro

- préparer 3 rondelles de brocilage en zinc

- préparer la diode




Étape 2 - montage de la pile

- disposer un morceau de papier aluminium sur la table.

- disposer, sur le papier aluminium, une première rondelle en zinc

- Sur cette rondelle, disposer un premier morceau de carton imbibé de vinaigre

- Sur ce morceau de carton, disposer une pièce de monnaie.

Vous avez commencer à réaliser une petite tour.

- Réaliser à nouveau cette opération avec le reste des pièces, rondelles et carton restant.

Attention, il faut procéder dans le même ordre que précédemment !

Bravo, vous avez crée une pile électrique !

Étape 3 - Allumer la diode

- la diode dispose de 2 côtés : un côté positif (le plus court) et un côté négatif (le plus long)

- Faites en sorte que le côté le plus long vienne toucher le dessus de la pile (pièce de monnaie)

- le côté le plus court doit venir toucher le papier aluminium




Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Lorsque la pile est réalisée et que les bornes de la diode (+ et -) viennent au contact de la pile, la diode s'allume !

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Si la diode ne s'allume pas :

1 - vérifier que le montage a été réalisé dans le bon ordre, à savoir : aluminium, rondelle n°1, carton n°1, pièce n°1, rondelle n°2, carton n°2, pièce n°2, rondelle n°3, carton n°3, pièce n°3).

2 - vérifier que les bornes de la diode touchent bien la pile afin que le courant électrique puisse circuler dans le bon sens.

3 - cas extrême : vérifier que les rondelles de bricolage en zinc soient propres et inoxydées.

Généralement, la durée de vie des pièces en zinc, dans cette expérience est de quelques minutes.


Explications

Nous avons utilisé 3 métaux différents :

- le cuivre, présent dans les pièces de monnaies

- le zinc, présent dans les rondelles de bricolage

- le papier aluminium


ainsi qu'un acide : le vinaigre.

Les électrons (atomes) présents dans le cuivre, se déplacent dans les autres métaux grâce à un électrolyte (un acide).

C'est l'acide du vinaigre qui va donc permettre à ces électrons d'être libérés de façon à créer un courant électrique continue qui permet d'alimenter la diode.

Plus d'explications

L'oxydation d'un atome de zinc, par le vinaigre, va produire des électrons qui vont ensuite se déplacer vers le cuivre et ainsi de suite.

On dit alors qu'au départ l'atome de zinc a une charge positive en électrons et le cuivre a une charge négative.

Applications : dans la vie de tous les jours

Une pile (ou une batterie) de part sa dimension convient bien à tous les objets transportables pour les alimenter en électricité : réveil, lampe torche, appareil photo, lecteur mp3, ...


Le recyclage

Les piles sont des déchets à traiter avec précaution. Elles contiennent des métaux (nickel - cadmium - mercure - plomb - fer - zinc - lithium) dont certains sont toxiques et nocifs pour l'environnement. En outre les piles ne sont évidemment pas biodégradables. Les métaux lourds ont été éliminés de la plupart des piles vendues sur le marché. Ainsi les piles alcalines ne contiennent plus de métaux lourds (sauf à l'état de trace), la loi l'interdisant depuis des années. Certaines piles boutons en revanche contiennent encore du mercure qui est un métal lourd dangereux. C'est également le cas de certains accumulateurs Ni-Cd qui contiennent du cadmium.


Les piles ne doivent pas être jetées dans une poubelle ordinaire, mais rapportées dans un point de collecte.

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Origine

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 : la pile de Volta.

Composition chimique

Depuis décembre 1998, les piles au mercure sont interdites en Europe et aux États-Unis pour des problèmes environnementaux. Il existe donc trois grandes technologies de piles grand public :

  • Pile « alcaline » 1,5 V ( ⊝ Zn / Zn(OH)42- / K+ + OH- / MnO(OH) / MnO2 / C ⊕ ).
  • Pile « saline carbone-zinc » 1,5 V. Pour des appareils à faibles besoins ( ⊝ Zn / Zn2+ / NH4+ + Cl- / MnO(OH) / MnO2 / C ⊕ ).
  • Pile « lithium 1,5 V » (appelée aussi L91). Elle risque d’exploser si on tente de la recharger, capable de maintenir très longtemps la tension électrique.

On trouve aussi des piles à l'oxyde d'argent (certaines piles boutons pour montres) ou des piles air-zinc (utilisées notamment dans les prothèses auditives) (⊝ Zn / ZnO // Ag2O / Ag / C ⊕).


Expérience : Pile avec des pommes de terre

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

- Comprendre comment focntionne une pile / une batterie électrique

- Fabriquer de l'électricité à partir d'une réaction chimique

Sources et ressources

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pile_volta%C3%AFque

Dernière modification 19/08/2020 par user:Nathanaël Latour.

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