Comment fonctionne un circuit de batterie et d'ampoule ?

[karbomike]

Je fais une démonstration avec un circuit simple et je veux m'assurer que ma physique est correcte. Ceci est ma compréhension, veuillez me corriger si je me trompe.

Si j'ai une petite batterie, comme une double A, et si je connecte l'anode et la cathode avec un métal (enveloppe en gomme), vous pouvez potentiellement déclencher un incendie. Ceci est causé par l'accumulation d'électrons ou de courant sur le métal qui n'a nulle part où aller (?). Quand je mets une petite ampoule entre les deux bornes, l'ampoule s'allume. L'ampoule agit comme une résistance qui ne réduit pas la quantité de courant mais la ralentit en quelque sorte ? La quantité de courant qui entre est toujours la quantité de courant qui sort. Mais si le courant qui sort ne retourne pas dans la batterie, que devient-il ? Si ça ne se dissipe pas, où va-t-il ? Pourquoi cette configuration ne provoque-t-elle pas un petit incendie comme le premier ?
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Merci tout le monde!

[Black Jack]

Bonjour,

Aie aie aie, qu'elle soupe ...

Que ce soit à travers une ampoule ou à travers un court-circuit, le courant qui "sort" de la batterie par une électrode y "revient" par l'autre électrode.
Les électrons ne se perdent pas en court de route.

Pour simplifier, une batterie réelle peut être représentée comme un générateur de tension (E volts) en série avec une résistance interne "r".

Si on connecte, aux bornes de la batterie, une résistance R aux bornes de la batterie, un courant I = E/(R+r) circule, il "sort" de la batterie par la borne + (en ayant traversé la résistance interne "r"), puis il passe à travers la résistance R, puis revient à la batterie où il "entre" par la borne -.

La pile s'échauffe par effet Joule dans la résistance r, la puissance dissipée en chaleur dans la batterie est P = r * I², soit donc :

P = r * (E/(R+r))²

P = E² * r/(R+r)²

C'est cette puissance qui fait "chauffer" la batterie.

Si on fait un court-circuit sur la batterie, on a R = 0 (ou presque), si bien que la puissance dissipée dans la batterie est P1 = E²/r

Si on connecte un charge normale (par exemple une ampoule), ici R n'est pas nul, et on a R > > r.
Si on a, par exemple R = 10 r, on calcule la puissance dissipée dans la batterie par P2 = E² * r/(10r + r)² = (1/121) * E²/r
Soit, dans l'exemple ci dessus, une puissance dissipée dans la batterie 121 fois plus faible qu'avec le court-circuit.

La puissance P1 peut être suffisante pour faire augmenter la température de la batterie suffisamment que pour provoquer un incendie (voire faire exploser celle-ci).
Alors que la puissance P2, 121 fois plus petite (dans l'exemple) va provoquer une élévation de température bien plus petite qui ne provoquera pas d'incendie.
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La résistance r dont j'ai parlé ci-dessus est due à plusieurs choses, la résistance des connexions internes à la batterie mais aussi à une "résistance" chimique, peu importe, l'ensemble se comporte comme une résistance qui s'échauffe par le passage du courant.

Il faut donc limiter le courant à une valeur suffisamment faible en connectant sur la batterie une charge de résistance R suffisamment grande. Si R devient trop petit, le courant augmente et provoque un échauffement plus important de la batterie ... et si R est suffisamment faible (comme avec un court-circuit), alors l'échauffement est tel que cela peut provoquer un incendie ou l'explosion de la batterie.

OK ?