C06 - TP : La pile de Volta - 1 -

C06 TP : La pile de Volta Matériel disponible : Un voltmètre, des câbles, 2 pinces crocodiles, des lames de Cuivre, Fer, Zinc et Aluminium Note :

Observation :

500 ans avant JC, Le grec Thales de Millet découvre la propriété de l’ambre jaune frottée d’attirer les corps légers. Il réalise alors la Première expérience d’électricité statique.

Le mot électricité utilisé aujourd’hui à pour origine le mot grec « elektron » qui signifie ambre jaune.

A partir de 1740 des machines électrostatiques (comme la Machine de RAMSDEN …) voient le jour, elles fonctionnent toujours selon le même principe. On génère des frottements à l’aide d’une manivelle, et ces machines provoquent des étincelles plus ou moins longues.

En 1786 à BOLOGNE, Luigi GALVANI (1731-1798), un célèbre professeur d'anatomie de l'université de cette ville avait eu l'idée d'expérimenter les effets de l'étincelle électrique produite par la machine de RAMSDEN sur des cadavres d'animaux.

Il avait observé que sous l'influence de la décharge, les cuisses d'une grenouille coupée en deux se rapprochaient brusquement. La bête semblait reprendre vie, comme pour sauter.

Un autre jour, alors qu'il disséquait à nouveau une grenouille il constata une contraction de ses cuisses bien qu'aucune machine électrique ne fonctionnât aux alentours. Il suffisait qu'une tige métallique soit en contact entre l'un des nerfs lombaires (bas de la colonne vertébrale) de l'animal et le muscle de ses cuisses.

L'expérience de GALVANI fut renouvelée avec encore plus de succès en utilisant un genre de Compas, formé d'un arc en cuivre et d'un autre en Zinc. GALVANI essaya d'expliquer le phénomène et conclut à l'existence d'une « Electricité animale ».

Alessandro VOLTA (1745-1827), savant physicien italien, entendit parler de l'expérience. Il s'y intéressa, travailla dans son laboratoire, mais aboutit à d'autres conclusions. Pour lui, deux métaux différents mis en contact produisaient de l'électricité. Elle était la cause des réactions de la grenouille. C'est pour le prouver qu'il commença à imaginer des appareils composés de plaques de métaux très divers. Il superposa alternativement et toujours dans le même ordre des disques de Zinc, des disques de tissus imbibés de saumure (eau salée) et des disques de Cuivre. Il donna comme nom à cet empilement le nom de « pile ».

Il en empila plus de soixante (formant ainsi 20 étages) et constata qu’en approchant les fils reliés aux extrémités de sa pile, naissait une petite étincelle très vive. Celle-ci pouvait être produite sur demande sans actionner une manivelle pour la produire.

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Questions sur le texte 1°) Quel phénomène est toujours à l’origine de la création d’électricité statique ?

2°) Décrire l’objet facilitant la reproduction de l’expérience de Luigi GALVANI.

3°) Selon Volta, comment produit-on de l’électricité ?

4°) D’après vous, dans sa pile, pourquoi VOLTA imbibait-il son tissus avec de la saumure et non pas avec de l’eau « normale » ?

5°) Pourquoi une pile porte-t-elle ce nom ?

Expérimentation : Volta avait-il fait le bon choix ?

On peut s’interroger quant au choix des métaux utilisés par Volta dans sa pile. Nous allons réaliser une suite d’expériences afin de déterminer si son choix était le plus judicieux. 1°) Pour déterminer la « puissance » d’une pile, Volta utilisait sa langue. La puissance délivrée par sa pile était proportionnel à la sensation ressentie au niveau de la langue. De nos jours nous n’avons plus recours à cette technique qui peut dans de nombreux cas s’avérer dangereuse.

Qu’utilise-t-on de nos jours ? 2°) 4 Lames métalliques de Fer, Zinc, Cuivre et Aluminium sont à votre disposition. Identifiez chacun de ces métaux et faites vérifier par le professeur. Indiquer par écrit le raisonnement que vous avez suivi afin de les identifier. 3°) Dans un bécher contenant de l’eau salée (Solution de chlorure de sodium) placer par paire en respectant le tableau suivant les lames métalliques. A l’aide l’un voltmètre positionné sur le calibre 20V, mesurer la valeur de la tension pour le couple en présence. Noter cette valeur dans le tableau ci-dessous puis répéter l’expérience pour les différents couples.

Couple Cuivre-Zinc Cuivre-Fer Cuivre-

Aluminium Fer - Zinc Fer -

Aluminium Zinc -

Aluminium

Tension (V)

4°) Faire un schéma de l’expérience pour un couple au choix.

5°) D’après vos résultats, quels sont les deux couples générant la tension la plus importante ?

6°) Pourquoi VOLTA n’a-t-il pas utilisé d’aluminium dans sa pile ? (culture générale) Utilisation de la pile de Volta 1°) Les piles de VOLTA ne délivrent pas une intensité très importante. En revanche il avait remarqué qu’en les superposant il cumulait la valeur des tensions individuelles. Sachant qu’une pile de VOLTA compte en moyenne une vingtaine de disques de chaque sorte ou « étage », déterminer la valeur de la tension de cette pile.

2°) Combien d’étages devrait comporter une pile de Volta pour alimenter une D.E.L de 3V ?