I Petite histoire de la pile électrique
Au début de l'année 1800, habitait à CÔME un savant physicien, le Comte
Alessandro VOLTA. Il était âgé de cinquante cinq ans. Après avoir été
professeur à l'université de PAVIE et fait plusieurs découvertes
concernant l'ELECTRICITE STATIQUE il avait voyagé pour rencontrer
d'autres savants. Il avait ainsi parcouru la SUISSE, la FRANCE,
l'ALLEMAGNE, les PAYS-BAS et l'ANGLETERRE. Il venait de se retirer dans
son pays natal afin de trouver le calme et poursuivre des expériences
sur l'Electricité. A l'époque où vivait VOLTA la connaissance de
l'électricité n'était pas encore très développée.
Depuis Deux Mille ans on savait attirer des brins de paille ou des
feuilles d'arbre d'un faible poids avec des morceaux d'AMBRE JAUNE
frottés sur un tissu de laine. L'Ambre jaune est une très belle pierre,
presque transparente avec laquelle les anciens fabriquaient des bijoux.
En GREC, Ambre Jaune se dit "ELECTRON". C'est l'origine du mot
ELECTRICITE. Pour faire l'expérience, on peut aussi utiliser des
baguettes de verre ou de cire à cacheter.
A partir de 1600, de nouveaux progrès avaient été accomplis et on
faisait claquer des étincelles comparables, en beaucoup plus petit, à
la foudre, en tournant la manivelle de l'un de ces curieux instruments
appelé "MACHINE DE RAMSDEN". Les savants cherchaient à expliquer ces
phénomènes et avaient fait des observations nombreuses et très
intéressantes, mais l'électricité ne donnait lieu à aucune utilisation
dans la vie de tous les jours. En ce temps, les lampes électriques
n'existaient pas. On éclairait les maisons et les rues avec des
chandelles ou des lampes à huile . Pas de moteurs électriques pour
actionner les usines. Pas de trains. Les hommes devaient fournir de
gros efforts musculaires pour travailler et se déplacer. Ils se
faisaient aussi aider par les chevaux, les mulets ou les bœufs. Ils
utilisaient également la force du vent et de l'eau des rivières pour
faire tourner les moulins. Les machines à vapeur venaient d'être
inventées, mais elles étaient très peu répandues. Pas de Téléphone, pas
de Radio ni de Télévision. Les nouvelles étaient transmises par des
messagers, les diligences de la poste ou par le TELEGRAPHE de Claude
CHAPPE dont les ailes tournantes se voyaient en haut des tours ou des
collines.
Donc au mois de Mars de cette année 1800, nous trouvons VOLTA dans son
cabinet de physique. Sur une table sont déposées des pièces de monnaie
en argent, des rondelles de ZINC, de CUIVRE et de Carton épais. Trois
baguettes de bois sont dressées entre lesquelles le vieux savant
superpose avec le plus grand soin, toujours dans le même ordre, une
rondelle de cuivre, une rondelle de zinc puis une rondelle de carton
très mouillé. Il en EMPILE ainsi plus de soixante. C'est la raison pour
laquelle il avait donné le nom de PILE à cet étrange appareil qu'il
avait imaginé quelques mois avant. En touchant avec les doigts et en
même temps les extrémités de la colonne, il sentit à travers son corps
une secousse désagréable … une secousse électrique ! Ayant fixé des
fils métalliques aux rondelles du bas et du haut, il les approcha à une
très faible distance. Aussitôt une petite étincelle bleue et très
lumineuse jaillit. La pile produisait donc les mêmes effets que la
Machine de RAMSDEN, mais les secousses et les étincelles pouvaient être
renouvelées autant de fois qu'on le désirait sans qu'il soit nécessaire
de tourner continuellement la manivelle.
Mais comment un homme aussi sérieux que Alexandre VOLTA en était il
venu à empiler des rondelles de Cuivre sur des rondelles de Zinc ?
C'est une curieuse histoire ... une histoire de ... CUISSES DE
GRENOUILLE ! Il faut remonter quinze années avant, en 1786 et à
BOLOGNE. 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.
BOLOGNE - Grande et belle ville d'Italie du Nord (Entre Venise et
Florence.) Près de 500.000 habitants. Son importante université fondée
en 425 est la plus ancienne d'Europe. (Anatomie - Droit )
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. VOLTA, alors qu'il était à Côme 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 et finit par construire la PILE que nous avons déjà vue. VOLTA
et GALVANI n'étaient pas d'accord et ils discutèrent avec passion
pendant plusieurs années. Chacun détenait une part de vérité, mais l'un
et l'autre n'avaient pas encore pu tout comprendre. Nous devons à leur
esprit d'observation, à leur travail, à leur patience, à leur
intelligence la découverte d'un instrument merveilleux.
La PILE fit faire des pas de géants à la SCIENCE et à l'Industrie. La
Pile à COLONNE présentait certains inconvénients. Sous le poids des
éléments métalliques, les rondelles de carton mouillé suintaient et se
desséchaient. VOLTA lui même ne tarda pas à perfectionner son
invention. Il disposa les plaques de ZINC et de CUIVRE dans des petits
récipients en verre contenant un mélange d'eau et d'ACIDE SULFURIQUE
(3/100 d'acide.) Une petite bande en métal, reliait la plaque de CUIVRE
contenue dans un vase à la plaque de ZINC du vase suivant et ainsi de
suite. A l'intérieur des vases, les plaques ne devaient pas se toucher
et donc être toujours séparées par le liquide acidulé. L'instrument
vertical prit ainsi la position horizontale, mais conserva son nom car
son inventeur l'appela PILE à COURONNE de TASSES.
II Tous les matériaux laissent-ils passer le courant ?
1 Expérience
On réalise un circuit électrique composé d'une pile, d'une lampe et
d'un espace libre entre deux fils de connexion pour insérer le matériau
à tester.
Si on insère divers matériaux entre les pinces crocodiles alors on peut
faire les observations suivantes :
Matériau testé |
Observation de la lampe |
Acier |
La lampe brille |
Matière plastique |
La lampe ne brille pas |
Aluminium |
La lampe brille |
Bois |
La lampe ne brille pas |
cuivre |
La lampe brille |
Air |
La lampe ne brille pas |
Tissu |
La lampe ne brille pas |
Verre |
La lampe ne brille pas |
Carton |
La lampe ne brille pas |
Conclusion: Tous les
matériaux ne laissent pas passer le courant.
2 Définitions
Les métaux (acier, cuivre, aluminium, ...) sont des matériaux qui
laissent passer le courant électrique: ce sont des conducteurs.
Les matériaux conducteurs sont donc utilisés pour construire des
appareils électriques :Le bobinage des moteurs électriques est en
cuivre, le coeur des fils électrique est en métal (cuivre ou
aluminium)
3 Interrupteur ouvert ou fermé
Un interrupteur est constitué de parties métalliques qui
peuvent être séparées par de l'air (isolant). Le courant ne peut passer
dans l'interrupteur que si les parties métalliques (conductrices) se
touchent: En effet, pour que le courant circule dans un circuit
électrique, celui-ci doit être constitué par une suite ininterrompue de
matériaux conducteurs. Le circuit électrique est alors fermé.
Les matières plastiques, le carton, le verre, ... sont des matériaux
qui ne laissent pas passer le courant électrique: ce sont des isolants.
Les isolants sont donc utilisés pour se "protéger" du courant
électrique. Pour limiter les risques d'électrocution, les câbles
électriques sont entourés d'une gaine isolante en matière plastique
(ici du polychlorure de vinyle).
III Sens du courant électrique
1 Mise en évidence
On réalise le circuit électrique constitué d'une pile, d'une résistance
et de deux DEL en parallèle branchées dans des sens opposée (les D.E.L.
sont montées têtes-bêches): On observe que seule une D.E.L.
s'allume ! (l'autre est peut-être "en panne" ?!)
On inverse (permute ) les branchements aux bornes de la pile et
on observe que la D.E.L. précédente s'éteint et l'autre
s'allume !
Conclusion: Dans un
circuit électrique (alimenté par une pile), le courant électrique ne
circule que dans un seul sens.
2 Sens conventionnel du courant électrique
Par convention, dans un
circuit électrique (alimenté par un générateur de tension continu), le
courant circule de la borne positive (+) vers la borne négative (-) du
générateur.
3 Les appareils polarisés
Ce sont des appareils dont le fonctionnement dépend du sens du courant.
Il y a par exemple le moteur (qui change de sens de rotation), les
diodes ( généralement un petit cylindre noir sur lequel est peint, à
une extrémité, un anneau blanc ) ou les D.E.L. (diode
électroluminescente : diode qui produit de la lumière. Voyant lumineux)
qui ne laissent passer le courant électrique que dans un sens.
Par rapport au symbole d’une diode ou d’une D.E.L., le courant ne passe
que dans le sens du triangle de ce symbole:
- Une diode ou D.E.L. qui laisse passer le courant est dite
passante.
- Une diode qui ne laisse pas passer le courant est dite
bloquante.
Certains appareils (perceuse, baladeur cd, …) ne fonctionnent que si le
courant circule dans un sens bien précis : celui déterminé par une
diode.