⏱️DURÉE30 min
🎯DIFFICULTÉFacile
👶ÂGEDès 9 ans
🧹PROPRETÉPropre
🏠LIEUIntérieur
✅TAUX DE RÉUSSITE80%
Alessandro Volta a inventé la première pile électrique en 1800 — et tu peux reproduire son expérience avec de simples citrons ! Génère assez d'électricité pour allumer une LED ou faire tourner une petite horloge.
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Activité à faire toute l'année, en famille ou en classe !
🧪 Matériel nécessaire
- 🍋 Citrons 4-6 · supermarché
- 🪙 Pièces de monnaie en cuivre (ou clous en cuivre) 4-6 · maison
- 🔩 Clous galvanisés en zinc 4-6 · bricolage
- 🔌 Fils électriques avec pinces crocodile 1 set · électronique/magasin DIY
- 💡 LED (1,5-2V) 1 · électronique
📋 Étapes de l’expérience
1
Préparer les citrons
Roulez chaque citron sur la table en appuyant fort pour ramollir l'intérieur. Plantez une pièce de cuivre et un clou en zinc dans chaque citron, sans qu'ils se touchent.
💡 Bien rouler le citron libère plus de jus acide — et plus de jus = plus d'électricité !
2
Connecter les citrons en série
Reliez le clou zinc d'un citron à la pièce cuivre du citron suivant avec un fil. Continuez ainsi pour tous les citrons. Vous créez une pile en série.
💡 Plus vous avez de citrons en série, plus la tension augmente. 4 citrons donnent environ 3 volts.
3
Allumer la LED
Connectez le dernier clou zinc (-) et la dernière pièce cuivre (+) aux deux fils de la LED. Si elle s'allume, bravo ! Si non, inversez les fils de la LED.
💡 Une LED a une anode (+) et une cathode (-). Si elle ne s'allume pas, essayez dans l'autre sens.
🤓 Pourquoi ça marche ?
Un citron est naturellement acide (acide citrique). Quand on plonge deux métaux différents — ici du cuivre et du zinc — dans cette solution acide, une réaction chimique se produit. Le zinc se dissout légèrement dans l'acide et libère des électrons. Ces électrons voyagent par le fil électrique vers le cuivre. Cette circulation d'électrons, c'est le courant électrique ! Chaque citron produit environ 0,7 volt. En les branchant en série (bout à bout), les tensions s'additionnent : 4 citrons = ~2,8V, assez pour allumer une LED. C'est le même principe qu'une pile AA, mais beaucoup moins efficace !
Concepts scientifiques
pile électrochimiqueoxydoréductiontension en sérieélectrodesélectrolyte
📚 Au programme scolaire : 4ème – Terminale
🔭 La science en détail
Ce qui produit le courant, c'est une réaction d'oxydoréduction répartie entre les deux électrodes. Côté zinc, oxydation : Zn → Zn²⁺ + 2e⁻. Les électrons libérés traversent le fil et la LED, puis arrivent sur le cuivre, où ils réduisent les ions hydrogène de l'acide citrique : 2H⁺ + 2e⁻ → H₂. Le cuivre n'est pas consommé : il sert uniquement de surface conductrice où cette réduction est facile. La tension découle des potentiels standard des couples en jeu (Zn²⁺/Zn : −0,76 V ; H⁺/H₂ : 0 V), soit environ 0,76 V par citron en théorie — cohérent avec les 0,7 à 0,9 V mesurés.
En série, les tensions s'additionnent mais pas le courant, plafonné à quelques milliampères par la petite surface des électrodes et la résistance interne du fruit ; en parallèle, c'est l'inverse. L'écart avec une vraie pile est surtout énergétique : une alcaline AA stocke environ 10 000 joules, un citron en délivre à peine quelques-uns avant que ses électrodes ne s'encrassent. Les batteries lithium-ion de nos téléphones reposent sur la même architecture — deux électrodes, un électrolyte — avec des matériaux qui stockent cent fois plus d'énergie par gramme de métal.
Pour les ados et les parents curieux 🤓
⚠️ Sécurité
⚠️
Les clous et pièces de monnaie ne sont pas comestibles
⚠️
Lavez les mains après manipulation
🛠️ Ça n’a pas marché ? Les ratés les plus fréquents
🚀 Pour aller plus loin
✨ Testez d'autres fruits acides : orange, pamplemousse, pomme, kiwi
✨ Remplacez la LED par un petit voltmètre pour mesurer précisément la tension
✨ Combien de citrons faut-il pour faire tourner une horloge numérique ? Testez !
📜 La petite histoire
En mars 1800, Alessandro Volta annonce son invention dans une lettre à la Royal Society de Londres : un empilement de disques de zinc et de cuivre séparés par des cartons imbibés d'eau salée — la « pile voltaïque », dont le nom vient précisément de cet empilement. Il clôt ainsi dix ans de controverse avec Luigi Galvani, qui attribuait à une « électricité animale » les contractions des cuisses de grenouilles touchées par deux métaux. Volta avait raison : ce sont les deux métaux et l'électrolyte qui créent le courant, exactement comme dans vos citrons. Napoléon assista à sa démonstration à Paris en 1801 et le couvrit d'honneurs.
💡 Bon à savoir : L'intensité produite est très faible et ne permet pas d'alimenter des objets gourmands en énergie. De plus, l'oxydation des métaux finit par stopper la réaction après quelques heures d'utilisation.
🔬
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❓ Questions fréquentes
Est-ce qu'on peut utiliser d'autres fruits que des citrons ?
Oui, n'importe quel fruit ou légume acide comme l'orange, le pamplemousse ou même une pomme de terre fonctionne. L'important est d'avoir un milieu conducteur qui permet aux électrons de circuler entre les deux métaux.
Pourquoi ma LED ne s'allume-t-elle pas avec un seul citron ?
Une LED a besoin d'une tension d'environ 2 volts pour briller, alors qu'un seul citron n'en produit que 0,7. En reliant plusieurs citrons les uns aux autres, tu additionnes leur force pour atteindre le seuil nécessaire.
Peut-on recharger un smartphone avec cette pile au citron ?
Malheureusement non, car même si la tension est suffisante avec beaucoup de citrons, l'intensité du courant reste minuscule. Il faudrait des milliers de citrons pour espérer charger une batterie de téléphone moderne !
Est-ce que je peux manger les citrons après l'expérience ?
Il vaut mieux éviter de les consommer car des traces microscopiques de métaux comme le zinc ou le cuivre se sont dissoutes dans le fruit. Utilise-les plutôt pour ton compost une fois que tu as terminé tes mesures.
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