... explore: Analyse grâce à cette animation, comment ton accumulateur-sel fonctionne !
|
Explications: Que se passe-t-il dans l'accumulateur-sel? |
|
| Qu'est-ce qu'un courant électrique? Le courant électrique est un déplacement dirigé d'une charge électrique. Les porteurs de la charge sont des électrons, p.ex. dans un métal ou sous vide. Les porteurs de charge peuvent toutefois également être des ions, p.ex. dans un électrolyte tel que de l'eau salée. Les effets du courant comprennent des effets thermiques, magnetiques et chimiques ainsi que des phénomènres lumineux dans les gaz. |
|
Comment circule le courant? En physique et technique, la direction du courant est définie comme la direction dans laquelle le courant passe du pôle positif au pôle négatif (flèche rouge). Dans les sources de courant ou de tension c'est le contraire. Le courant d'électrons circule du pôle négatif au pôle positif (flèche verte). |
|
 |
Pour illustrer: Circuit à conduction ionique et électronique dans un circuit en série constitué d'une pile (source d'énergie), d'un conducteur d'ions (électrolyte, solution saline dans un récipient) et d'un ampoule (amenée à briller grâce au courant). |
In der Folge beschränken wir uns auf die innere Strömungsrichtung der Elektronen (grüne Pfeile). |
|
Quand et pourquoi le courant circule? À chaque pile (source d'énergie), se trouve un point où nous avons créé un déficit d'électrons, le pôle (+). Il y a de l'autre côté, sur le pôle négatif (-), une surcharge d'électrons. Les électrons sur le pôle négatif sont en vrac et veulent compenser immédiatement (neutraliser) cette différence de charge (tension) en migrant vers le pôle positif (+). Dans la pile (source d'énergie) ils ne peuvent pas car la distance entre les pôles positifs et négatifs est trop grande et l'air exerce une trop grand résistance. Dès que nous connectons les deux pôles à un conducteur, le tout s'équilibre - p.ex. dans un court-circuit- et la source d'énergie est dissipée en peu de temps, la pile est "vide". Les deux pôle ont maintenant la même charge, ils sont chacun neutres, il n'y a plus de source d'énergie... et il n'y a plus de courant électrique... Le principe du courant électrique se base donc sur la propriété que les électrons luttent toujours pour un état équilibré et neutre. Le courant est mesuré en termes de particules qui se déplacent en même temps par l'intermédiaire d'un conducteur. |
|
| Pourquoi le courant fait briller une ampoule?
Comment le mouvement des électrons peut faire briller une ampoule ? Dans un circuit, la puissance électrique de la pile (source d’énergie) devient « consommateur », est transportée à la lampe et transformée en lumière. Le fil fin dans l’ampoule crée un obstacle dans la trajectoire des électrons (résistance). Ils s’accumulent au départ du fil mais finissent tout de même par passer. Ils se frottent les uns contre les autres et une partie de leur énergie électrique est convertie en chaleur. Le fil à l’intérieur de l’ampoule transmet une partie de cette énergie en lumière. |
|
Pour l'énergie électrique, comme pour toutes les formes d'énergie, le principe de "conservation d'énergie" s'applique. Dans notre cas, cela signifie: les dispositifs que nous opérons avec de l'électricité "consomment" la "forme électrique" de l'énergie mais non l'énergie elle-même. L'énergie n'est pas consomée mais seulement convertie en d'autres formes d'énergie tels que, p.ex., énergie lumineuse, thermique ou cinétique... |
|
Pourquoi le courant fait tourner un moteur? Lorsque le courant circule, un champ magnétique se forme autour du conducteur, telle une enveloppe. Ce champ magnétique est la base pour l'électro-aimant qui, avec le disjoncteur, forment le noyau de chaque moteur électrique. Dans la séquence: "De l'aimant permanent au moteur électrique" le lien entre le champ magnétique et le fonctionnement d'un moteur électrique est progressivement découvert par la construction de trois objets. Comme quatrième objet, chaque enfant construit son propre moteur électrique! |
|
Qu'explique ceci pour l'accumulateur-sel explore-it? L'accumulateur-sel fonctionne de manière similaire à une source d'énergie rechargeable (pile). Il se compose essentiellement de trois parties: la tige de graphite, l'anneau en aluminium et de l'eau salée comme électrolyte. La feutrine empêche que la tige en graphite et l'anneau en aluminium soient en contact direct, mais permet également les ions de circuler librement dans l'eau salée entre la tige et l'anneau et, sous l'influence de l'électricité, de créer des réactions chimiques dans le gobelet en plastique. |
|
 |
En raccordant la source d'énergie (pile) à l'anneau d'aluminium et la tige de graphite, on ferme le circuit électrique. Des processus chimiques sont engendrés par le flux électrique au cours desquels un excédant d'électrons se forme sur l'aluminium. Ceci crée une tension entre l'anneau en aluminium (pôle négatif) et la tige de graphite (pôle positif). |
 |
L'expression des réactions chimiques sont la formation de bulles sur l'anneau en aluminium, une odeur de gaz et une légère décoloration sur l'aluminium et l'eau salée. Plus l'excès d'électrons à l'anneau d'aluminium (pôle négatif) est grand, repsectivement plus le manque d'électrons à la tige de graphite est grand, plus la tension électrique entre l'anneau et la tige sera grand. |
 |
Après l'avoir chargée, notre accumulateur-sel se comporte comme une "batterie". Et dans le shéma du circuit électrique ci-dessus, l'énergie électrique de la source (accumulateur-sel) devient "consommateur", est transportée à la LED et transformée en lumière. La LED (diode électroluminescente) nous apprend, contrairement au moteur électrique, le sens du flux d'électrons. Car la la LED, comme son nom l'indique est une diode. Les diodes ne laissent passer le courant de l'Anode (+, longue jambe) à la cathode (-). |
La particularité de notre "batterie" à sel est qu'elle peut être rechargée rapidement et de nombreuses fois. Nous pouvons ainsi parler d'un accumulateur - quelque chose qui accumule les électrons jusqu'à ce qu'on les récupère... |
|
 |
D'ailleurs: le convertisseur d'énergie fonctionne encore mieux pendant les vacances, avec de l'eau de mer! |
