Tu fais rouler ta voiture télécommandée dans le salon. Elle file dans les virages, passe sous la table et fait encore un tour. Mais soudain, elle ralentit. Finalement, elle s’arrête au milieu du parcours.
Tu la prends dans tes mains et tu l’examines. Tout semble normal à première vue. Peut-être que le problème vient de l’alimentation électrique ?
Une pile déchargée est une cause possible. Pour mieux comprendre le rôle de la pile, nous allons examiner une grandeur électrique importante : la tension électrique.
1. Que signifie la tension électrique ?
Les piles et les batteries fournissent de l’énergie électrique à de nombreux appareils. On les trouve par exemple dans les voitures télécommandées, les jouets électriques et les petits moteurs.
Chaque pile possède deux bornes. Il existe une tension électrique entre ces deux bornes.
La tension décrit une différence électrique entre deux points. Pour une pile, nous considérons ses deux bornes.
Comment indique-t-on la tension ?
Pour indiquer et comparer les tensions électriques, on utilise une unité de mesure : le volt. Son symbole est V.
Sur une pile, tu peux par exemple lire la valeur 1,5 V. Une autre pile peut porter l’indication 9 V.
Ces valeurs indiquent la tension fournie par chaque pile.
L’unité volt a été officiellement adoptée en 1881, lors d’un congrès international consacré à l’électricité. Son nom rappelle le physicien italien Alessandro Volta, qui a développé une première pile vers 1800.
2. Pourquoi la bonne tension est-elle importante ?
Les appareils électriques sont conçus pour fonctionner avec certaines tensions. La tension de la source d’énergie doit donc être adaptée à l’appareil.
Un petit moteur électrique peut, par exemple, être conçu pour fonctionner avec une tension précise. Si on lui applique une tension beaucoup plus élevée, il peut tourner trop vite, chauffer fortement ou être endommagé.
C’est également important pour ta voiture télécommandée. La pile doit être adaptée à la voiture et disposer de suffisamment d’énergie pour la faire fonctionner.
Une tension plus élevée ne signifie donc pas automatiquement qu’un appareil fonctionne mieux. Ce qui compte, c’est que la tension corresponde aux caractéristiques de l’appareil.
3. Comment la tension électrique apparaît-elle ?
Nous savons maintenant ce que signifie la tension, comment elle est indiquée et pourquoi elle est importante pour les appareils électriques.
Mais comment la tension apparaît-elle dans une pile ?
Pour le comprendre, nous devons examiner les minuscules particules qui composent les objets qui nous entourent.
Tout est constitué de minuscules particules
Que tu regardes une pile, un câble, un moteur électrique ou ta propre main, tout est constitué de minuscules particules. Elles sont tellement petites que nous ne pouvons pas les voir à l’œil nu.
Certaines de ces particules portent une charge électrique. Il existe des charges positives et des charges négatives.
Deux types de particules sont particulièrement importants :
- Les protons : ils portent une charge électrique positive et se trouvent dans le noyau des atomes.
- Les électrons : ils portent une charge électrique négative et se trouvent autour du noyau.
Dans les métaux, par exemple dans les fils de cuivre d’un câble, certains électrons peuvent se déplacer à travers le matériau.
Ces électrons mobiles jouent un rôle important dans les phénomènes électriques. Nous étudierons plus tard comment ils se déplacent dans un circuit fermé et comment apparaît le courant électrique.
Que se passe-t-il dans une pile ?
Dans une pile, des réactions chimiques ont lieu. Elles provoquent une répartition différente des charges électriques.
Les deux bornes de la pile se trouvent alors dans des états électriques différents. Une tension électrique apparaît entre elles.
Tu peux retenir ceci : dans une pile, les réactions chimiques permettent de créer une tension électrique entre les deux bornes.
La tension permet aux charges électriques de se déplacer de manière ordonnée dans un circuit fermé. Nous verrons plus tard comment apparaît le courant électrique et ce qui se passe dans le moteur auquel la pile est raccordée.
Quand une pile est-elle chargée ou déchargée ?
Dans la vie quotidienne, nous disons souvent qu’une pile ou une batterie est chargée ou déchargée.
Une batterie est chargée lorsqu’elle possède encore suffisamment d’énergie chimique stockée pour fournir de l’énergie électrique.
Lorsqu’un appareil est branché, une partie de cette énergie est transférée à l’appareil et transformée en une autre forme d’énergie.
Avec le temps, la batterie peut fournir de moins en moins d’énergie. Elle finit par ne plus pouvoir alimenter correctement l’appareil. Nous disons alors qu’elle est déchargée.
Il est important de comprendre qu’une batterie déchargée n’a pas simplement perdu ses électrons. Le point essentiel est qu’elle ne peut plus fournir suffisamment d’énergie pour l’utilisation prévue.
Dans le cas de ta voiture télécommandée, une batterie déchargée pourrait donc expliquer pourquoi la voiture ralentit ou s’arrête. Mais d’autres causes sont également possibles.
4. L'essentiel à retenir
Reprenons l’exemple de ta voiture télécommandée. Elle roule moins vite que d’habitude. Tu soupçonnes que la batterie ne fournit plus suffisamment d’énergie.
Les points essentiels de cet article t’aident à mieux comprendre son alimentation électrique :
- La tension électrique décrit une différence électrique entre deux points.
- Dans une pile, la tension existe entre les deux bornes.
- La tension se mesure en volts (V).
- Dans une pile, des réactions chimiques permettent de créer une tension électrique entre les deux bornes.
- Les appareils électriques sont conçus pour fonctionner avec certaines tensions. La source d’énergie doit donc être adaptée à l’appareil.
- Une batterie déchargée n’a pas simplement perdu ses électrons. Elle ne peut plus fournir suffisamment d’énergie pour l’utilisation prévue.
Si ta voiture télécommandée ralentit, une batterie déchargée peut être une cause possible. Les indications de tension t’aident à mieux comprendre les caractéristiques de la batterie et les besoins de l’appareil.
5. Peux-tu répondre à la question ?
Sur ta voiture télécommandée, il est indiqué qu’elle est conçue pour une tension de batterie de 4,5 V. Tu trouves une pile sur laquelle est indiqué 9 V.
Brancherais-tu directement cette pile sur la voiture ? Explique ta réponse en utilisant ce que tu as appris sur la tension électrique.