Polarité et tension à vide - Définitions

La tension à vide (ou force électromotrice) d’une pile correspond à la différence de potentiel mesurée avec un voltmètre entre les électrodes d’une pile en circuit ouvert, c’est-à-dire quand aucun courant électrique ne la traverse.

La polarité d'une pile est déterminée à l’aide du signe de la tension à vide lors de sa mesure :

• si la tension à vide mesurée est positive, c’est que l’électrode branchée à la borne V du voltmètre est la borne positive de la pile et que l’électrode branchée à la borne COM du voltmètre est la borne négative de la pile ;
  
• si la tension à vide est négative, c’est l’inverse.

Le courant électrique, noté \(I\), circule à l'extérieur de la pile de la borne positive vers la borne négative. Les électrons, notés \(\text{e}^-\), circulent dans les fils dans le sens opposé, donc de la borne négative à la borne positive. On peut contrôler le sens du courant électrique à l'aide du signe de la valeur de l’intensité du courant mesurée avec un ampèremètre.

Exemple de la pile Daniell (le raisonnement est à maîtriser)

Ci-dessus, le voltmètre mesure une tension à vide \(E=1,10\text{ V}\) avec la borne V (en rouge) branchée à l’électrode de cuivre et la borne COM (en noir) branchée sur l’électrode de zinc. L’électrode de cuivre est donc la borne positive de la pile et l’électrode de zinc est la borne négative.

Ci-dessus, on mesure le courant avec un ampèremètre dont la borne mA (en rouge) est branchée à l’électrode de cuivre et la borne COM (en noir) est branchée sur l’électrode de zinc. L'intensité du courant mesurée est \(I=0,126\text{ mA}\) : cette valeur est positive et indique que le courant circule de l'électrode de cuivre (borne positive) à l'électrode de zinc (borne négative).

Le sens de déplacement des électrons dans les fils est le sens inverse de celui du courant électrique, donc de l’électrode de zinc à l’électrode de cuivre.

On complète donc le schéma de la pile ci-dessous.