Luminosité et nombre de piles

Programmes : KS2 (Year 6)

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Objectif

Déterminer comment la luminosité d’une ampoule dépend de la tension, c’est-à-dire du nombre de piles branchées en série.

Le montage

Trois circuits avec des ampoules identiques de 4,5 V / 1 W : une pile AA 1,5 V en haut, deux en dessous, trois en bas. La borne positive de chaque pile est reliée à la borne négative de la suivante.

Protocole

1. Comparez la luminosité des trois ampoules.
2. Choisissez l’une des piles du circuit du bas et, dans le panneau des paramètres, réglez son type sur AAA, puis sur « 9 V (6LR61) ». Comment la luminosité change-t-elle ?
3. Remettez le type sur AA et remplacez l’ampoule grillée : dans son panneau des paramètres, décochez la case « Grillée ».

Résultat attendu

Avec une pile, le filament luit à peine ; avec deux, l’ampoule brille à moitié ; avec trois, à plein éclat : 3 × 1,5 = 4,5 V, soit sa tension nominale. Plus il y a de piles, plus la tension est élevée et plus l’ampoule brille. Une pile AAA à la place d’une AA ne change presque pas la luminosité, car la tension est la même. Avec la pile 9 V (6LR61), le circuit reçoit 12 V, presque trois fois la tension nominale de l’ampoule : l’ampoule jette un vif éclat et grille en quelques centièmes de seconde, lorsque le filament se rompt et que le circuit s’ouvre. Pour continuer, remettez le type sur AA et remplacez l’ampoule : décochez la case « Grillée » dans son panneau des paramètres.

Questions

1. Combien de piles de 1,5 V faut-il pour que l’ampoule brille à plein éclat ?
2. Pourquoi ne peut-on pas brancher une vraie ampoule de 4,5 V sur 9 V ?

Réponses

1. Trois piles : 3 × 1,5 = 4,5 V, c’est-à-dire la tension pour laquelle l’ampoule est prévue.
2. 9 V, c’est le double de la tension pour laquelle l’ampoule est prévue. Un courant plus intense traverse le filament fin, qui chauffe bien au-delà de ce qu’il peut supporter, si bien qu’il se rompt rapidement et que l’ampoule grille.