Une pile à fruit est une expérience simple qui démontre le réel fonctionnement d’une pile. On utilise parfois le terme pile électrochimique, c’est un bien grand terme pour signifier qu’on produit de l’électricité grâce à une réaction chimique.
Le savais-tu ?
- D’où vient le nom pile ? De la première pile chimique fabriquée en 1799 qui était constituée d’une pile de morceaux de carton imbibés d’eau salée, entre un disque d’argent et un de zinc.
- Elle a été créée par Alessandro Volta, le nom qui inspira l’unité de mesure de la tension électrique, le volt.
- La majorité des piles qu’on utilise émet une tension de 1,5 V. Tu connais peut-être aussi la batterie rectangulaire de 9 V, elle est en fait composée de 6 piles de 1,5V (6 x 1,5=9!) comme tu peux le voir à droite.
Une pile électrochimique a trois éléments principaux :
- Une électrode (un élément qui permet au courant électrique de circuler) dite négative, car elle fournit les électrons (on l’appelle aussi cathode) ;
- une électrode dite positive, car elle attire les électrons (on l’appelle aussi anode) ;
- et une substance liquide ou humide qui permet aux électrons de circuler (on l’appelle aussi électrolyte).
VS
Dans une pile à fruits (ou à patate)…
- la cathode est une pièce de zinc ;
- l’anode est une pièce de cuivre ;
- un fruit tel un citron, une orange, une tomate, ou une patate, ou un liquide (comme de la boisson gazeuse), joue le rôle de l’électrolyte. L’électrolyte offre un milieu qui permet aux ions de circuler et ainsi créer un courant électrique. Si les métaux se touchaient directement, la circulation d’ions serait si intense, que seule de la chaleur se produirait. Ceci est un court-circuit, quand un courant électrique prend un chemin qu’on ne voulait pas, un chemin dans lequel il n’y a rien pour le contrôler.
Lorsque nous créons un circuit fermé connectant le fruit et un élément, comme une ampoule DEL ou une horloge, le courant peut circuler pour les alimenter.
Comment ? Le zinc est un métal dont l’atome a deux électrons en superficie qui peuvent se séparer assez facilement de l’atome et le cuivre a une meilleure force d’attraction, alors les anions (ions négatifs) sont attirés vers le cuivre. Et il ne faut pas oublier que les anions ne font que circuler, ils ne disparaissent pas, c’est pourquoi on doit avoir un circuit fermé dans lequel les anions peuvent retourner à leur source.
Les piles que tu as à la maison sont différentes en qu’elles ne contiennent pas d’électrolyte liquide. À la place, des pâtes d’électrodes sont séparés par une membrane qui permet aux électrons de circuler seulement quand la pile est insérée dans un appareil.
Pourquoi utilise-t-on une horloge ou une DEL? Car ces deux nécessitent très peu de tension électrique pour fonctionner. Si tu as un multimètre, tu pourrais le voir. Toutefois, il est possible de créer une bien plus grande tension en connectant plusieurs fruits un à la suite de l’autre, comme tu peux le voir dans la vidéo ci-dessous !
