Expérience 5 : créez une pile

Quand Internet ou le téléphone portable n’existaient pas, les adolescents, pour passer le temps, se livraient à des expériences sur la table de la cuisine, comme fabriquer une pile simple en enfonçant un clou et une pièce de monnaie dans un citron.

L’expérience est désuète, certes, mais vous allez la reproduire pour réaliser à quel point il est aisé d’obtenir de l’électricité à partir des objets environnants. En outre, si vous utilisez assez de citrons, vous pourrez générer une tension suffisante pour alimenter une LED.

Figure 1-71. Pile composée de trois citrons. Ne soyez pas déçu si la LED ne s’allume pas. Comme les citrons ont une résistance électrique élevée, ils ne peuvent pas fournir beaucoup de courant, notamment au travers de la surface réduite des clous et
des pièces de monnaie. Cependant, cette pile génère une tension que vous pouvez mesurer avec votre  multimètre.

Figure 1-72. Le jus de citron en bouteille peut également faire l’affaire. J’ai coupé la partie inférieure de trois coupelles en papier, dans lesquelles j’ai placé une équerre de fixation galvanisée. J’ai aussi utilisé des fils de cuivre torsadés comme électrodes positives.

Les composants élémentaires d’une pile sont les deux électrodes métalliques plongées dans un électrolyte (voir l’encadré « La nature de l’électricité » page ci-contre). Pour l’instant, sachez que le jus de citron fera office d’électrolyte, et que le cuivre et le zinc constitueront les électrodes.

Une pièce de monnaie (1, 2 ou 5 centimes) fournira le cuivre nécessaire. Pour le zinc, achetez des clous de toiture au rayon quincaillerie, qui sont zingués afin d’être protégés de la rouille. Certaines équerres métalliques ou pattes de fixation utilisées en aménagement intérieur ou dans le bâtiment sont également plaquées en zinc. Elles doivent présenter un aspect argenté, légèrement terne. Sachez que si leur finition est brillante tel un miroir, il est probable qu’elles soient plaquées en nickel.

Coupez un citron en deux, placez le sélecteur du multimètre sur la position 2 V DC et posez l’une des fiches sur la pièce de monnaie, tout en appuyant l’autre sur le clou de toiture (ou autre objet zingué). Enfoncez à présent le clou et la pièce dans la chair du citron, aussi près l’un de l’autre que possible, sans qu’ils se touchent. Le multimètre doit afficher une valeur comprise entre 0,8 et 1 V.

Répétez l’expérience avec différents objets et liquides pour voir ceux qui fonctionnent le mieux. Pour améliorer l’efficacité de la pile, plongez le clou et la pièce dans le jus du citron que vous aurez pressé dans un verre ou une tasse. Vous pouvez aussi utiliser du jus de raisin ou du vinaigre.

Pour alimenter une LED classique, vous aurez besoin de plus d’1 V. Comment générer la tension électrique supplémentaire ? En plaçant les piles en série, bien sûr. Autrement dit, vous aurez besoin d’encore plus de citrons et de fils pour connecter les différentes électrodes (voir chapitre 2, où j’explique comment enlever l’isolant du fil électrique). Les fig. 1-71 et 1-72 illustrent les configurations obtenues.

Si vous effectuez soigneusement le montage, en vous assurant que les électrodes ne se touchent pas, vous pourrez allumer la LED grâce à deux ou trois piles au jus de citron placées en série. Certaines LED sont plus sensibles aux très faibles courants que d’autres. J’aborderai plus loin dans l’ouvrage les LED à très faible intensité, mais si vous voulez que votre pile au citron ait les meilleures chances de fonctionner, achetez sur Internet quelques LED à faible intensité.

Quelle quantité de courant est générée dans la pile au citron ? Placez le sélecteur du multimètre sur la mesure des mA, et connectez ce dernier entre le clou et la pièce de monnaie. J’ai mesuré environ 2 mA, mais obtenu 10 mA en utilisant du fil de cuivre torsadé de 10 mm à la place de la pièce de monnaie et une équerre de fixation au lieu d’un clou de toiture, plongée dans une tasse de jus de citron. Quand il existe un meilleur contact entre une grande surface métallique et l’électrolyte, vous obtenez un courant plus important. (Ne connectez
jamais le multimètre pour mesurer directement les ampères entre les bornes d’une véritable pile. Le courant sera trop élevé et risque de faire sauter le fusible à l’intérieur du multimètre.)

Quelle est la résistance interne du citron ? Mettez de côté les électrodes de cuivre et de zinc, et insérez les fiches du multimètre plaquées en nickel dans le jus. La valeur affichée est approximativement de 30K quand les deux fiches se trouvent dans le même quartier du citron, mais de 40K ou plus si elles sont dans deux quartiers distincts. La résistance est-elle moindre quand vous testez le liquide dans une tasse ?

Voici quelques autres questions auxquelles vous souhaiterez peut-être répondre. Pendant combien de temps la pile au citron produira-t-elle de l’électricité ? Et pourquoi les électrodes plaquées en zinc perdent-elles leur couleur après avoir été utilisées pendant un moment ?

L’électricité est générée dans une pile par échange d’ions, ou d’électrons libres, entre des métaux (voir l’encadré « La nature de l’électricité » page précédente).

Réutilisation des composants

Le matériel plongé dans le jus de citron a peut-être perdu sa couleur, mais il demeure réutilisable. Libre à vous ensuite de consommer ou non les citrons !