Le cuivre est un élément en manque d’électrons, IL a donc une polarité positive car les électrons sont des charges négatives








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date de publication24.01.2018
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3e ..

Séquence 5 : Création d’un véhicule programmable

Collège L. Pasteur

St Mars la Jaille

FICHE ACTIVITE n°1

Nom

Prénom

« Comment fonctionne une pile ? »



Dans cette activité, on s’intéresse à la partie Alimenter de notre chaîne d’énergie/chaîne d’information.

Vous avez vu en physique-chimie le symbole de cet élément :

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La question que nous nous posons aujourd’hui est la suivante : Comment cette énergie électrique est-elle créée ?

Nous allons tenter une autre expérience pour essayer de comprendre le fonctionnement d’une pile : vous avez à disposition les éléments qui vont vous permettre de vérifier votre hypothèse.

  • Des pièces (centimes) en partie cuivrées

  • Des morceaux de zinc (pointe)

  • Des demi-citrons

Avec ces éléments vous devez constituer une pile !!

  • Le cuivre est un élément en manque d’électrons, il a donc une polarité positive car les électrons sont des charges négatives

  • Le zinc est un élément en surplus d’électrons, il a donc une polarité négative.

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En faisant l’expérience et en plongeant le cuivre et le zinc dans un bain acide , vous avez permis le transfert d’électrons entre les deux éléments.

  • Les électrons vont du pôle + vers le pôle –

Mesurez la tension de la pile en citron avec le voltmètre entre les deux bornes + et - :




Une fois cela effectué, nous allons voir s’il est possible d’allumer une simple LED comme celle-ci :

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Faire un schéma électrique de la solution que vous proposez :




Indice : En plaçant les piles en série…. Vous allez additionner les tensions et la LED aura alors une chance de s’allumer.

Formez 4 binômes (de cette manière vous aurez 4 demi-citrons ou 4 piles). Refaites un schéma de l’expérience et réessayez :




Explication :

un manque d'électrons possède une charge positive, donc une polarité positive 

un surplus d’électrons possède une charge négative, donc une polarité positive.

Lorsqu’on branche les pôles de la pile, de minuscules particules chargées négativement, les électrons, se déplacent dans le circuit. Cette circulation (le flux) d’électron est le courant électrique.

Comme dans une batterie ou pile conventionnelle, de l’énergie chimique est transformée en énergie électrique dans la «pile citron».

D’où proviennent les électrons?

L’acide citrique (contenu dans le jus de citron) est ce qu’on appelle un électrolyte. C'est-à-dire un milieu qui attire les ions des métaux et dans lequel ils peuvent circuler. Les ions sont des petites particules chargées positivement ou négativement. Les particules chargées négativement sont les électrons. Le zinc est un métal qui perd facilement des électrons et le cuivre en accepte facilement. Dans le liquide (le citron), les électrons quittent le zinc pour aller au cuivre.

Les électrons s’accumulent sur le fil de cuivre qui devient chargé négativement alors que le clou en zinc est en déficit d’électrons et devient chargé positivement. Il se crée une différence de tension électrique entre le clou de zinc et le fil de cuivre. Si on les relie avec un fil conducteur (qui laisse passer le courant), les électrons vont être attirés par la borne positive et circuler dans ce fil. Cela va générer le courant électrique. Maintenant, si on place une LED entre le clou et le fil de cuivre, les électrons vont allumer la diode en la traversant.

Attention, le courant circule dans le sens inverse des électrons. Ce courant circule uniquement lorsque le circuit est complètement fermé. C’est-à-dire qu'il y a aussi un tranfert d'électrons dans le liquide (l'électrolyte). Pour chaque électron qui circule à travers la diode, une molécule chargée négativement doit passer en sens inverse par l'acide citrique. Par conséquent, la LED s'allume seulement lorsque le clou et le fil de cuivre trempent dans le citron.


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