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. Le type d’une pile se change dans son panneau des paramètres, et une ampoule grillée se remplace en décochant sa case « Grillé ».

Protocole

1. Comparez la luminosité des trois ampoules.
2. Remplacez l’une des piles du circuit du bas par une pile AAA, puis par une pile 9 V (6LR61). Comment la luminosité change-t-elle ?
3. Remettez la pile AA et remplacez l’ampoule 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 la pile AA et remplacez l’ampoule.

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.