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Vidéo de question : Comprendre la notion de différence de potentiel fournie par une pile Sciences

Lequel des termes suivants fait référence à la différence de potentiel fournie par une pile dans un circuit ? [A] Force électromagnétique [B] Force électrostatique [C] Force électromotrice [D] Force électrochimique

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Transcription de vidéo

Lequel des termes suivants fait référence à la différence de potentiel fournie par une pile dans un circuit ? (A) force électromagnétique, (B) force électrostatique, (C) force électromotrice, (D) force électrochimique.

Dans cette question, on nous demande de choisir le terme qui fait référence à la différence de potentiel fournie par une pile dans un circuit. Tout d’abord, nous pouvons exclure la proposition (A), la force électromagnétique, car il n’y aucun aimant dans une pile ou dans un fil conducteur. Donc aucune des forces en jeu ne sont liées à un aimant. Une pile stocke de l’énergie chimique. Lorsqu’une pile est connectée à un circuit, l’énergie chimique de la pile est libérée sous forme d’énergie électrique. Cela suggère que la différence de potentiel fournie par une pile pourrait aussi être appelée force électrochimique. Mais est-ce correct ?

Tout d’abord, nous savons qu’il y a création d’une différence de potentiel lorsqu’il y a séparation de charges opposées et nous savons que ces charges opposées s’attirent et se déplacent les unes vers les autres si elles ne sont pas fixes. La force qui agit sur les charges s’appelle la force électrostatique. Pour séparer des charges opposées, il faut exercer un travail sur ces charges. Pour une distance donnée séparant les charges, plus la charge en jeu est grande, plus le travail nécessaire est important. La différence de potentiel produite lorsque des charges opposées sont séparées correspond au travail effectué sur les charges pour les séparer par coulomb de charge séparé.

Il est important de comprendre que nous avons en fait décrit deux grandeurs différentes : la force qui s’applique sur deux charges opposées appelée force électrostatique et le travail effectué par coulomb de charge séparée appelée différence de potentiel. Cela signifie que la différence de potentiel n’est pas la même grandeur que la force électrostatique. Nous excluons la proposition (B), la force électrostatique. Il est important de comprendre que le travail effectué par coulomb de charge séparée n’est en fait pas un type de force. Rappelons que le travail est égal à une force multipliée par une distance. Cela signifie que la différence de potentiel est égale à la force multipliée par la distance divisée par la charge, ou de manière équivalente, que la différence de potentiel est égale à la force multipliée par la distance divisée par la charge.

Nous voyons alors que la différence de potentiel n’est pas égale à la force, mais égale à la force multipliée par la distance divisée par la charge. Il semble donc qu’aucune des réponses ne soit correcte. En fait, la bonne réponse est l’option (C), la force électromotrice. Mais pourquoi ?

Le terme « force électromotrice » a été inventé il y a longtemps, lorsque les scientifiques qui étudiaient l’électricité ne comprenaient pas encore clairement les notions de charge électrique, de courant électrique, de différence de potentiel électrique ou d’énergie électrique. Les scientifiques à cette époque ne connaissaient pas l’existence des électrons ; ils savaient seulement que lorsqu’on connectait un fil conducteur à une pile, ce fil semblait être traversé par quelque chose. Ce « quelque chose » fut nommé « électricité » par les scientifiques, juste pour lui donner un nom et le distinguer d’autres phénomènes.

Le terme « force électromotrice » fait simplement référence à quelque chose qui fait circuler l’électricité ; ce n’est pas une force au sens scientifique du terme. Aujourd’hui, nous savons qu’une différence de potentiel n’est en fait pas une force, mais nous utilisons toujours l’ancien terme de « force électromotrice » car c’est un terme qui a été beaucoup utilisé par les scientifiques dans le passé et depuis les scientifiques ont pris l’habitude de l’utiliser.

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