Qu'est-ce qu'une batterie au citron?
Une batterie au citron est une expérience scientifique classique utilisée pour démontrer les bases d’un système de batterie chimique. Pour mener cette expérience, un scientifique a besoin d'un citron très juteux, d'un clou en acier galvanisé ou zingué et d'une pièce de monnaie en cuivre propre ou d'une section de câblage en cuivre domestique. Le scientifique qui fabrique la batterie a également besoin d’un fil avec des pinces crocodiles à chaque extrémité et d’un voltmètre sensible. Les voltmètres se trouvent généralement dans la section d’alimentation électrique d’une quincaillerie, d’un magasin de loisirs électroniques ou d’un centre de rénovation. De petites diodes électroluminescentes (DEL) et d'autres appareils électriques peuvent également être utilisés pour tester une batterie au citron, bien que cela nécessite généralement des citrons supplémentaires.
Comment ça fonctionne
Une batterie au citron repose sur des électrons et une réaction chimique qui se produit lorsque des métaux sont introduits dans un mélange acide. Le citron contient une quantité importante de jus acide qui, dans la terminologie scientifique, est un "électrolyte". L'acide contenu dans un électrolyte aide à décomposer la structure atomique des métaux, comme le cuivre et le zinc, provoquant la libération d'électrons individuels. Lorsqu'un scientifique crée un circuit en connectant les deux métaux à un conducteur, les électrons le traversent sous la forme d'une charge électrique pouvant être détectée sur un voltmètre ou un autre appareil.
Faire la batterie
Tout d'abord, le scientifique qui crée une pile au citron doit insérer avec précaution la pièce de cuivre ou le câblage en cuivre domestique dans l'une des extrémités du citron, puis insérer le clou galvanisé dans l'extrémité opposée. Pour ce faire, il est important que les scientifiques s’assurent que les deux métaux ne se touchent pas. Cela ferait fermer le circuit et maintenir les métaux en contact risquerait de provoquer un léger choc électrique.
Créer la charge
Le clou et la pièce sont devenus des électrodes. Le cuivre et le zinc permettent aux électrons de circuler à travers eux, ce qui signifie qu'ils sont considérés comme d'excellents conducteurs d'électricité. La pièce ou le fil de cuivre est considéré comme une électrode positive (+), tandis que le clou revêtu de zinc est une électrode négative (-).
Les électrons à écoulement libre que l'on trouve dans l'électrolyte du jus de citron veulent naturellement passer des électrodes négatives aux électrodes positives. À quelle vitesse ce flux d'électrons est mesuré en ampérage. Le voltmètre le détecte en affichant une tension indiquant la "pression électrique" au sein du circuit.
Tension de mesure
Une seule batterie de citron ne produit pas une quantité de tension significative, mais un voltmètre sensible devrait détecter une sortie électrique. Le scientifique doit connecter le clip positif d’un fil, dont le bout est recouvert d’un boîtier rouge, à la pièce de monnaie ou au fil de cuivre; et le clip négatif, l'extrémité avec un boîtier noir, au clou galvanisé. Une lecture numérique ou un cadran analogique sur le voltmètre doit indiquer un petit numéro de tension, généralement inférieur à un dixième de volt. Ce n'est généralement pas suffisant pour faire fonctionner une horloge numérique ou alimenter une ampoule électrique, mais cela démontre qu'un courant électrique a été généré par une réaction chimique dans la batterie au citron.
Augmenter la charge
Une batterie au citron à une cellule est fonctionnelle, mais elle fournit une charge électrique significative. Une tension supplémentaire peut être fournie en augmentant le nombre de cellules, ou citrons, dans la batterie. Une série de citrons peut fonctionner ensemble comme une seule batterie grâce à des fils supplémentaires fixés à partir de l'électrode positive, partie en cuivre, d'un citron à l'extrémité négative, clou de zinc, d'un autre.
Environ quatre citrons connectés en série de cette manière devraient fournir assez de puissance pour allumer une petite LED. Le scientifique doit connecter le fil négatif d’une extrémité du citron au fil à LED le plus proche d’une zone aplatie du boîtier. Il ou elle peut ensuite connecter un fil positif, de l’autre bout du citron, à l’autre fil. Une lueur faible mais perceptible devrait s'allumer au centre de la LED; des citrons ou des cellules supplémentaires peuvent être ajoutés à la batterie pour une plus grande charge et une lueur encore plus lumineuse.