Expérience DIY : Laquelle a Plus d'Énergie — Pile D ou 9V ?
Énergie ≠ Tension. Une 9V pousse plus fort (tension), mais une pile D contient bien plus d'énergie totale (capacité). Prouvez-le avec ce test de charge simple.
Matériel
- 1× Pile Alcaline D Fraîche (LR20)
- 1× Pile Alcaline 9V Fraîche (6LR61)
- 1× LED (Rouge/Jaune ~2V tension directe, 20 mA max)
- 1× Résistance : 150 Ω (pour pile D) / 390 Ω (pour 9V) (limite courant ~20 mA)
- Fils/pinces croco, Chronomètre, Multimètre (optionnel mais idéal)
Procédure
- Monter Circuit : Pile (+) → Résistance → LED (anode/patte longue) → LED (cathode) → Pile (–).
- Vérifier LED s'allume (faible c'est OK — prouve circuit marche).
- Démarrer Chrono dès illumination LED.
- Observer jusqu'à LED à peine perceptible dans pièce sombre. Arrêter chrono.
- Noter Temps.
- Répéter avec autre pile + sa résistance adaptée.
Résultats Attendus & Pourquoi
| Pile | Capacité Nominale | Énergie (Wh) | Temps LED Typique (20 mA) |
|---|---|---|---|
| Alcaline D | ~12 000–18 000 mAh | ~18–27 Wh | 600–900+ heures (25–37 jours) |
| Alcaline 9V | ~550–650 mAh | ~5–6 Wh | 25–35 heures |
La pile D dure ~20–30× plus longtemps.
Explication Scientifique
- Énergie (Joules) = Tension × Charge (Coulombs).
- Pile D : 1,5 V × 15 000 mAh = 22,5 Wh = 81 000 J.
- 9V : 9 V × 600 mAh = 5,4 Wh = 19 440 J.
- Pile D stocke 4× plus d'énergie totale malgré 6× tension inférieure.
Améliorer l'Expérience (Niveau Concours Sciences)
- Utiliser charge courant constant (ex: puits courant LM317 à 10 mA) au lieu LED+R.
- Logger tension vs temps avec Arduino/Pi ADC → tracer courbes décharge.
- Calculer ∫ V(t) × I dt = énergie réellement délivrée.
- Tester à différents courants (1 mA, 10 mA, 100 mA) pour montrer effet Peukert.
Cette démo prouve : Tension = pression ; Capacité = taille réservoir. Énergie = Pression × Taille Réservoir.