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Voici comment fabriquer une pile au citron taille XXL. Nous nous sommes servis pour cela d'une bassine galvanisée (revêtue de zinc), d'un faitout à fond en cuivre et d'une bouteille de jus de citron.
Nous avons commencé par nettoyer le fond de notre faitout de cuisine à l'aide d'une poudre à récurer et de laine d'acier, afin de retirer tous les résidus de cuisson et de permettre un contact direct entre le cuivre et la pile.
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 Nous avons ensuite rempli la bassine d'eau filtrée jusqu'à 1,2 cm de profondeur environ, et placé trois couvercles de cartouches de film en plastique dans l'eau afin d'y poser le faitout. Vous pouvez bien sûr utiliser n'importe quel autre objet pour poser le faitout, à condition qu'il soit en plastique, en verre, en bois, en pierre ou en tout autre matériau non conducteur d'électricité. Vous ne pouvez pas utiliser d'objet métallique, par exemple. En fait, le fond du faitout doit rester légèrement surélevé par rapport au fond de la bassine.
Ensuite, nous avons posé le faitout sur les couvercles de cartouche pour que le cuivre soit en contact avec l'eau. Nous avons enfin ajouté environ 35 ml de jus de citron dans l'eau. Vous n'êtes pas obligé de respecter exactement cette quantité, mais le volume doit être suffisant pour obtenir une solution de jus de citron diluée.
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Et voilà notre « bassine électrique » prête ! Mais avant de crier victoire, nous avons tout d'abord mesuré sa performance électrique avec un multimètre. Comme avec notre pile électrique au citron, le cuivre recouvrant le fond du faitout faisait office de borne positive (+) et la bassine zinguée de borne négative (-). Ces deux bornes sont représentées respectivement sur la photo ci-dessous par les fils rouge et noir. |
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Les résultats se sont avérés intéressants. La tension était à peine supérieure à celle dégagée avec la pile au citron. Cela n'avait rien de surprenant puisque, dans ce type de pile, la tension est due directement aux propriétés électriques du cuivre et du zinc qui réagissent différemment en présence d'un acide (dans notre cas, l'acide citrique et les autres acides présents dans le jus de citron dilué). Sur la photo ci-dessous, le multimètre est réglé sur l'échelle de 2,5 volts. L'aiguille lit un peu plus de 1,0 V. Avec notre pile au citron, nous avions obtenu près de 0,9 V. Cette légère différence de tension s'explique peut-être par la présence de liquide seul entre le zinc et le cuivre à l'intérieur de la bassine. En effet, dans un citron, on trouve, outre le jus, des fibres et d'autres éléments susceptibles d'offrir une certaine résistance au flux électrique.
Mais quelle ne fut pas notre surprise lorsque nous avons mesuré le courant ! Sur la photo de droite ci-dessus, le multimètre est réglé sur l'échelle de 500 milliampères (mA). Ce qui signifie que la lecture à pleine échelle correspondrait à 0,5 ampères. Selon l'échelle, nous obtenions plus de 150 mA au multimètre, alors qu'avec notre pile au citron, nous avions obtenu seulement 1/1000ème de ce courant ! Nous pensons que cela est dû au fait que les surfaces de zinc et de cuivre en contact avec l'acide sont plus importantes dans notre bassine électrique que dans la pile au citron.
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 Ensuite, nous avons cherché comment mesurer la tension et le courant électrique produits par notre montage sans utiliser le multimètre. Nous avons alors ajouté un voyant et devinez quoi ? Il ne s'est pas allumé !! Cette fois-ci, c'était la tension qui était trop basse.
Nous nous sommes alors concentrés sur le courant électrique et nous avons essayé de trouver ou de fabriquer quelque chose pour l'exploiter. Nous avons tout d'abord pensé à enrouler du fil autour d'une boussole. Nous savions que le courant électrique qui passe à travers ces boucles de fil crée un électro-aimant. En réussissant à fabriquer un électro-aimant suffisamment puissant, nous pourrions déplacer l'aiguille de la boussole. Cela fonctionne uniquement avec une forte intensité de courant dans le fil. La photo ci-contre illustre le fil électrique enroulé quatre fois autour de la boussole. L'aiguille de la boussole est alignée dans la direction nord-sud en raison du champ magnétique terrestre. Sur la photo, vous constatez que les fils sont eux aussi alignés dans la direction nord-sud, parallèlement à l'aiguille de la boussole.
Nous avons ensuite attaché notre montage aux bornes de la bassine électrique.
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Et l'aiguille s'est mise à bouger ! Voici les photos de l'aiguille de la boussole avec le circuit incomplet (à gauche) et avec le circuit complet (à droite). Voyez-vous la différence entre les angles de l'aiguille ?
La boussole que nous avons utilisée était remplie de liquide. Cette particularité permettait de réduire les vibrations de l'aiguille de façon à faciliter la lecture. Néanmoins, cela a également ajouté une certaine résistance au mouvement de l'aiguille. Nous avons alors opté pour une boussole plus « nerveuse », dans laquelle l'aiguille pourrait bouger plus facilement. Nous avons ensuite commencé avec juste une boucle de fil, histoire de s'amuser un peu.
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Nous avons ensuite déroulé le fil et tenté l'expérience en faisant simplement passer le fil au-dessus de la boussole. Etant donné que le fil ne marque pas de boucle, le courant présent à l'intérieur ne crée pas de champ magnétique très puissant. Serait-il toutefois suffisant pour déplacer l'aiguille ? Pour le savoir… Essayez vous-même !
Comme le montre la photo de droite, l'aiguille s'est légèrement déplacée lorsque nous avons connecté le circuit. Et c'est exactement le même résultat qu'avait obtenu Hans Oersted en 1819 lorsqu'il a découvert pour la première fois le lien entre l'électricité et le magnétisme, muni d'un simple fil et d'une boussole, comme nous. Quelle émotion !
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