Je ne reviens pas sur le principe de la pile Volta, d’autres le font bien mieux que moi. Des électrodes en cuivre et en zinc, un électrolyte genre vinaigre, citron ou pomme de terre. Juste là, rien de nouveau. L’idée de mon expérience m’est venue suite à ces réflexions :
- Souvent, il est proposé de prendre des demi-citrons (ou patates) et de planter deux électrodes dedans pour mesurer la tension, puis de les assembler en série (voir ici par exemple)
- Pour faire faire ça aux élèves, même en associant les élèves en 4 groupes, il faut beaucoup de demi-citrons, et beaucoup de matériel électrique (en particulier les pinces qui ne sont pas légions dans mon laboratoire). Et pour allumer une petite LED, j’ai dû relier 8 paires d’électrodes plantées dans autant de citrons.
- Ce n ‘n’est donc pas économique et impossible avec le peu de matériel dont je dispose. En plus ça fait du jus partout parce que j’ai fait des tranches de citron plutôt que des moitiés.
- J’ai essayé aussi avec des béchers contenant un peu de vinaigre, mais là aussi, il me faut beaucoup (trop) de pinces.
La solution
Revenons simplement aux origines de la pile. C’est l’occasion d’ailleurs d’expliquer aux élèves pourquoi on nomme une pile ainsi. Alessandro Volta a empilé des plaques de cuivre et de zinc, espacées d’une sorte de feutrine imbibée de saumure (cf. article Wikipedia). Nous allons donc faire de même.
Ce qui est pratique dans cette façon de faire, c’est la quantité minimale de matériel nécessaire et la facilité avec laquelle les « branchement » (ou plutôt les contacts) se font. J’ai donc fait 4 groupes dans la classe, selon l’électrolyte utilisé :
- vinaigre
- jus de citron
- eau salée
- patate
À la place de tissus, j’ai pris du carton imbibé en guise d’électrolyte, du moins pour les trois premiers groupes. En effet, bien que je ne l’aie pas testé, presser des patates pour en faire sortir le jus et y plonger des bouts de carton, ce n’est pas le plus pratique. Les élèves du dernier groupe ont donc directement coupé de fines tranches de pommes de terre, comme pour un gratin, afin de les intercaler entre les plaques métalliques. Et le mille-feuille fonctionne à merveille ! Bon, évidemment, ça ne va pas être suffisant pour recharger son téléphone, mais pour allumer une LED ça suffit !
Concrètement
Voici en quelques lignes le plan du cours de 45 minutes :
- distribuer une consigne par élève
- expliquer rapidement le principe de fabrication de la pile, la marche à suivre pour l’empilement des couches, le découpage et l’imprégnation des cartons, …
- rappeler le fonctionnement d’un multimètre
- faire les groupes et distribuer les rôles (cf. ci-dessous)
- et c’est parti !
Pour davantage d’efficacité, même si ma classe de 11CO niveau 1 est tout à fait agréable, j’ai donné un rôle à chaque élève du groupe :
- électricien : responsable du matériel électrique, des branchements, des mesures ;
- cuisinier : responsable de l’électrolyte et des cartons, de la propreté du pupitre ;
- serrurier : responsable des métaux et de l’empilement correct des couches ;
- chef : responsable que tout se passe bien, que la marche à suivre soit respectée, que la concentration soit permanente…
Au niveau du matériel, nous disposons de petits carrés de cuivre et de zinc, très pratique à empiler. Voici la liste des choses à prévoir :
- un multimètre par groupe ;
- une pince par groupe, avec un morceau de papier d’aluminium pour faire le contact sous la pile ;
- deux fils électriques par groupe ;
- un citron, une patate, du vinaigre, de l’eau salée ;
- un presse-citron (emprunté à ma collègue enseignante de cuisine) ;
- une planche et un couteau (pour effiler la patate), également emprunté en cuisine ;
- une sous-tasse par groupe, pour éviter que ça ne coule partout ;
- du carton :
- et évidemment les carrés de cuivre et de zinc !
Les élèves ont chacun reçu une marche à suivre, contenant un tableau à compléter avec les mesures effectuées, histoire de ne pas perdre de temps et de s’assurer de la bonne marche de l’expérience. Comme d’habitude, le document est disponible juste là-dessous !
