C’est l’été. Dehors, le thermomètre monte et ta chambre est devenue très chaude. Tu es assis à ton bureau et tu as du mal à supporter la chaleur.
Tu installes un petit ventilateur et tu le branches à un panneau solaire. Le ventilateur tourne bien. Mais des nuages arrivent. La lumière du soleil devient moins intense et le ventilateur ralentit.
Quand le soleil revient, le ventilateur tourne de nouveau plus vite.
Qu’est-ce qui a changé ?
La lumière du soleil peut influencer l’alimentation électrique du ventilateur. Mais comment fonctionne cette alimentation électrique ?
Pour mieux comprendre, nous allons examiner une grandeur électrique importante : la tension électrique.
1. Que signifie la tension électrique ?
Les panneaux solaires, les piles et les batteries peuvent fournir de l’énergie électrique. Mais comment peut-on décrire leur fonctionnement électrique ?
Prenons une pile comme exemple. Elle 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 donc ses deux bornes.
Nous verrons plus loin comment cette différence apparaît.
Comment mesure-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. Sur un bloc d’alimentation, tu peux trouver la valeur 12 V.
Ces indications montrent quelle tension la source d’énergie électrique fournit.
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. Il est donc important de vérifier les indications du fabricant.
Une petite lampe conçue pour une tension de 1,5 V peut être endommagée si on lui applique une tension beaucoup plus élevée.
Une tension inadaptée peut empêcher un appareil de fonctionner correctement ou l’endommager.
Un exemple lié aux énergies renouvelables
Tu veux utiliser un petit ventilateur alimenté par un panneau solaire. Avant de brancher les différents éléments, tu dois vérifier les indications techniques du ventilateur et de son alimentation électrique.
La tension est un élément important pour déterminer si les composants peuvent fonctionner ensemble.
C’est également important pour les panneaux solaires, les batteries et les appareils qui utilisent l’énergie solaire.
La tension n’est donc pas simplement un nombre inscrit sur une pile ou un appareil. Elle nous aide à vérifier si une source d’énergie électrique est adaptée à un 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.
Mais comment la tension apparaît-elle dans une pile ou une batterie ?
Pour le comprendre, nous devons d’abord examiner les minuscules particules qui composent les objets qui nous entourent.
Tout est constitué de minuscules particules
Que tu regardes une pile, un câble, une lampe 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 pile peut ainsi fournir de l’énergie électrique à un appareil branché. Nous verrons plus tard comment les électrons se mettent en mouvement dans un circuit et comment fonctionne le courant électrique.
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.
4. L'essentiel à retenir
Reprenons notre exemple du ventilateur alimenté par un panneau solaire.
Le ventilateur ralentit lorsque la lumière du soleil devient moins intense. L’alimentation électrique peut avoir changé.
Voici les points essentiels de cet article :
- La tension électrique décrit une différence électrique entre deux points.
- Dans une pile ou une batterie, 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.
Lorsque tu lis une indication comme 1,5 V sur une pile, tu sais maintenant qu’il s’agit de sa tension électrique.
5. Peux-tu répondre à la question ?
Tu veux utiliser une petite lampe alimentée par une pile. Sur la lampe, il est indiqué qu’elle est conçue pour une tension de 1,5 V. Tu trouves une autre pile sur laquelle est indiqué 9 V.
Brancherais-tu directement cette pile sur la lampe ? Explique ta réponse en utilisant ce que tu as appris sur la tension électrique.