Tension pile citron constante : à quoi s'attendre d'une cellule unique
Une cellule citron unique avec électrodes cuivre et zinc produit tension circuit ouvert (FEM) d'environ 0,9 à 1,0 volt. C'est la « constante » pour calculs pile citron basiques.
Base électrochimique
- Anode (oxydation) : Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (E° = -0,76 V)
- Cathode (réduction) : 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ (E° = 0,00 V à pH 0)
- Potentiel cellule : E°cell = 0,76 V (conditions standard)
Vrai jus citron : pH ~2,0-2,5, [H⁺] ~0,01-0,003 M. Équation Nernst prédit ~0,9-1,0V — correspond observation.
Variables affectant tension
| Facteur | Effet sur tension |
|---|---|
| Paire électrodes | Cu/Zn = 0,9-1,0V ; Cu/Mg = 1,3-1,5V ; Ag/Mg = 1,6-1,8V |
| Surface électrodes | Effet minime FEM ; effet majeur courant |
| Profondeur/séparation électrodes | Plus proche = résistance interne plus faible, même FEM |
| Fraîcheur citron / acidité | Plus frais, plus acide = tension légèrement supérieure |
| Température | Temp plus haute = tension légèrement supérieure (cinétique) |
| Charge (consommation courant) | Tension s'effondre significativement sous charge (R interne élevée) |
Empilement série : Constante pratique
V_total ≈ N × 0,95V (où N = nombre cellules citron en série)
- 4 citrons → ~3,8V (peut faire tourner horloge LCD faible conso)
- 10 citrons → ~9,5V (LED rouge faiblement)
- 20 citrons → ~19V (théorique ; résistance interne limite courant sévèrement)
Vérification réel courant
- Résistance interne cellule unique : 1-5 kΩ
- Courant court-circuit : 0,1-0,5 mA
- Puissance : ~0,1-0,5 mW par cellule
- Allumer LED standard (2V, 2mA) : besoin 10+ citrons + montages parallèles
Conseils mesure
- Utilisez multimètre haute impédance (≥10 MΩ) — multimètre basse impédance charge cellule
- Mesurez circuit ouvert (sans charge) pour FEM
- Sous charge, tension chute 30-70%
Règle 0,95V par cellule fonctionne démos classe. Pour quoi que ce soit pratique, utilisez vraie batterie — résistance interne citron les rend inutilisables au-delà charges microwatt.