Enfants curieux : comment fonctionnent les piles ?

Comment fonctionnent les piles ? – Dominick, sept ans, Indiana, États-Unis.

Une pile est un appareil qui peut fabriquer de l’électricité, avec la réaction de certains produits chimiques. Des tas de produits chimiques différents peuvent être utilisés dans les piles – cela dépend de la façon dont la pile est fabriquée, ou de l’usage que l’on en fait.

Les batteries rechargeables utilisées dans les smartphones ou les voitures électriques sont appelées « batteries lithium-ion ». Mais il est vraiment rare d’en voir, car elles n’ont normalement pas besoin d’être remplacées et sont cachées à l’intérieur en toute sécurité.

Vous avez beaucoup plus de chances de voir des piles alcalines, qui sont utilisées dans des choses comme des horloges, des torches, des télécommandes et beaucoup d’autres objets dans la maison. À proprement parler, elles devraient être appelées « piles alcalines », car une pile est constituée d’un certain nombre de cellules reliées entre elles.

Curious Kids est une série de The Conversation, qui donne aux enfants la possibilité d’obtenir des réponses à leurs questions sur le monde par des experts. Si vous avez une question à laquelle vous aimeriez qu’un expert réponde, envoyez-la à [email protected]. Nous ne pourrons pas répondre à toutes les questions, mais nous ferons de notre mieux.

Faire de l’électricité

Dans le boîtier métallique de la pile alcaline, on trouve trois produits chimiques principaux : le zinc, le dioxyde de manganèse et l’hydroxyde de potassium.

Cela peut paraître compliqué, mais la façon dont la pile fonctionne pour produire de l’électricité est en fait assez simple : une réaction chimique a lieu, qui déplace de minuscules particules chargées négativement appelées « électrons » pour créer un courant électrique.

Lorsque la cellule est connectée à un circuit – comme une ampoule électrique, par exemple – le zinc à l’intérieur réagit avec le dioxyde de manganèse et perd des électrons.

Les électrons sont collectés par une tige métallique à l’intérieur de la cellule, ce qui leur permet de circuler du bas de la cellule (la borne négative), à travers les fils jusqu’à l’ampoule (ce qui la fait s’allumer), puis de revenir dans le haut de la cellule (la borne positive).

Cette réaction produit environ 1,5 volt d’électricité. Comme peu d’appareils peuvent fonctionner avec 1,5 volt, on utilise très souvent deux ou quatre cellules ensemble pour donner plus de puissance. Ainsi, quatre cellules connectées ensemble (bout à bout) donneraient six volts.

Lorsque la majeure partie du zinc a réagi avec le dioxyde de manganèse, on dit que la pile est « plate », ce qui signifie qu’elle ne peut plus produire d’électricité. Comme la réaction chimique qui a lieu dans les piles alcalines ne peut pas être facilement inversée, cela signifie que la pile ne peut pas être rechargée.

Mais n’oubliez pas que la plupart des piles et des batteries peuvent être recyclées, alors assurez-vous de vous en débarrasser soigneusement.

Inverser la réaction

Tous les types de piles et de batteries ont un type similaire de réaction chimique qui se produit pour produire l’électricité.

Mais dans certains types de piles ou de batteries, les produits chimiques sont différents, et la réaction peut être inversée. Ainsi, les cellules peuvent être rechargées – tout comme les batteries lithium-ion des voitures ou des smartphones.

Il était autrefois beaucoup moins cher de fabriquer des piles non rechargeables, comme les piles alcalines, et elles étaient donc très largement utilisées.

Mais maintenant que les gens ont reconnu à quel point il est mauvais pour l’environnement de simplement jeter les piles non rechargeables, et puisque les piles rechargeables deviennent moins chères, nous utiliserons probablement de moins en moins les piles non rechargeables à l’avenir.

Les enfants peuvent faire répondre à leurs propres questions par des experts – il suffit de les envoyer à Curious Kids, avec le prénom de l’enfant, son âge et sa ville. Vous pouvez :

• envoyer un courriel à [email protected]
• nous tweeter @ConversationUK avec #curiouskids
• Nous rejoindre sur Instagram @theconversationdotcom

Voici d’autres articles de Curious Kids, écrits par des experts universitaires :

• Lorsque les poissons ont soif, boivent-ils de l’eau de mer ? – Torben, neuf ans, Sussex, Royaume-Uni.

• Pourquoi certains animaux ont-ils des yeux de deux couleurs différentes ? – George, dix ans, Hethersett, Royaume-Uni.

• À quelle hauteur pourrais-je sauter sur la lune ? – Miles, cinq ans, Londres, Royaume-Uni.