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Vidéo question :: Comprendre le rôle des particules chargées dans une pile Sciences • Troisième préparatoire

La figure représente un circuit électrique composé d’une pile et d’une ampoule. Laquelle des affirmations suivantes est correcte ? [A] La pile contient le même nombre de charges positives et négatives, mais le matériau dont est fait la pile crée une accumulation de charges négatives sur la borne négative. Cela crée une différence de potentiel aux bornes du circuit, ce qui génère un courant. [B] La pile contient plus de charges négatives que de charges positives. Les charges négatives se déplacent dans le circuit depuis la borne négative. Quand le nombre de charges négatives dans la pile est égal au nombre de charges positives, la pile ne peut plus produire de courant.

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Transcription de la vidéo

La figure représente un circuit électrique composé d’une pile et d’une ampoule. Laquelle des affirmations suivantes est correcte ? (A) La pile contient le même nombre de charges positives et négatives, mais le matériau dont est fait la pile crée une accumulation de charges négatives sur la borne négative. Cela crée une différence de potentiel aux bornes du circuit, ce qui génère un courant. (B) La pile contient plus de charges négatives que de charges positives. Les charges négatives se déplacent dans le circuit depuis la borne négative. Quand le nombre de charges négatives dans la pile est égal au nombre de charges positives, la pile ne peut plus produire de courant.

Pour choisir laquelle des affirmations est correcte, analysons les propositions (A) et (B). La proposition (A) suggère que le nombre de charges négatives et positives dans la pile sont les mêmes alors que la proposition (B) suggère qu’il y a plus de charges négatives que positives. Réfléchissons à cela. Nous savons qu’une pile possède deux bornes ; l’une des bornes est appelée la borne positive. Dans le symbole d’une pile celle-ci est représentée par le trait long et fin. L’autre borne, la borne négative, est représentée par le trait court et épais.

Les charges négatives peuvent se déplacer librement à travers un circuit électrique car ces charges sont des électrons qui se déplacent entre les atomes du matériau conducteur dont est fait le circuit. Les charges positives ne se déplacent pas dans un conducteur. Si nous connectons un matériau conducteur, comme un fil de cuivre, entre la borne négative et la borne positive d’une pile, nous obtenons un circuit. Les électrons circulent à travers le fil, de la borne négative vers la borne positive. Le mouvement des électrons se fait dans la même direction que le courant électrique.

Voyons maintenant laquelle des propositions (A) ou (B) décrit le mieux ce qui se passe réellement lorsqu’une pile est connectée à un circuit. Supposons qu’il y ait plus de charges négatives que de charges positives dans la pile, les charges négatives étant des électrons. Si c’est le cas, en connectant une pile à un circuit non chargé, on transférerait en fait des électrons dans le circuit et donc une charge négative. La proposition (B) suggère que les charges négatives circulent dans le circuit depuis la borne négative. Mais si une pile était simplement un composant contenant davantage de charges négatives que de charges positives, il n’y aurait aucune raison pour que les charges négatives s’accumulent à une extrémité de la pile.

Les charges négatives se répartiraient équitablement dans toute la pile. Si une pile était un composant contenant davantage de charges négatives, les charges négatives transférées vers le circuit seraient en fait transférées depuis les deux bornes de la pile de manière égale. Cela signifie que les électrons se déplaceraient dans le circuit depuis les bornes positives et négatives de la pile. Les électrons de la borne positive se déplaceraient vers la borne négative. Les électrons de la borne négative se déplaceraient vers la borne positive. Le mouvement des électrons issus de la borne négative serait alors égal au mouvement des électrons se dirigeant vers cette borne. Le mouvement global des électrons issus de la borne négative serait alors nul. Nous voyons donc que si une pile contenait davantage de charges négatives que de charges positives, il ne pourrait pas produire de courant.

La proposition (A) suggère que la pile contient le même nombre de charges positives et négatives, mais que le matériau dont est fait la pile crée une accumulation de charges négatives au niveau de la borne négative. Si la proposition (A) est correcte, alors la borne négative de la pile accumule plus de charges négatives que de charges positives. Cela signifie que la pile doit séparer les charges négatives des charges positives de la pile. La proposition (A) suggère également que ce phénomène crée une différence de potentiel aux bornes du circuit, ce qui génère un courant.

Rappelons que lorsque des charges opposées sont séparées, il y a création d’une différence de potentiel entre les charges séparées. Comme la pile sépare les charges de signes opposés, il doit y avoir création d’une différence de potentiel aux bornes de la pile. Si les extrémités opposées d’un fil sont connectées aux bornes opposées d’une pile, il doit également y avoir création d’une différence de potentiel aux bornes du fil. Un fil contient des électrons qui peuvent circuler à travers lui. En créant une différence de potentiel aux bornes du fil, les électrons contenus dans le fil se déplacent dans la même direction. Et ils créent un courant électrique. Nous voyons donc que la proposition (A) décrit correctement ce qui se passe lorsqu’on connecte une pile à un circuit.

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