Association de piles en série

Le cours

Association de piles en série

I. Association de piles en série concordance

1. Définition

On dit que des piles sont associées en série concordance lorsqu'elles sont branchées bout à bout, le pôle positif (+) de l'une relié au pôle négatif (-) de la suivante.

2. Réalisation pratique

Matériel : 2 ou 3 piles cylindriques identiques (1,5 V chacune)

Montage : - Le pôle + de la pile 1 est relié au pôle - de la pile 2 - Le pôle + de la pile 2 est relié au pôle - de la pile 3 - Il reste libre : le pôle - de la pile 1 et le pôle + de la pile 3

Schéma :

Pile 1    Pile 2    Pile 3
[+ -]-----[+ -]-----[+ -]
 -                      +

3. Schéma normalisé

+---[Pile 1]---[Pile 2]---[Pile 3]---+
-                                    +

4. Calcul de la tension totale

La tension totale d'une association de piles en série concordance est la somme des tensions de chaque pile.

Formule : U(totale) = U₁ + U₂ + U₃ + ...

Exemple : - 3 piles de 1,5 V en série concordance - U(totale) = 1,5 V + 1,5 V + 1,5 V = 4,5 V

5. Applications de l'association en série concordance

a) Pile plate Une pile plate de 4,5 V est en réalité constituée de 3 piles cylindriques de 1,5 V associées en série concordance à l'intérieur.

b) Lampe torche La plupart des lampes torches utilisent 2 ou 3 piles cylindriques en série concordance : - 2 piles de 1,5 V → 3 V - 3 piles de 1,5 V → 4,5 V

c) Télécommandes Les télécommandes utilisent souvent 2 piles de 1,5 V en série pour obtenir 3 V.

d) Jouets électriques Beaucoup de jouets (voitures, robots) utilisent plusieurs piles en série pour augmenter la tension et la puissance.

II. Association de piles en série opposition

1. Définition

C'est une mauvaise association où deux pôles identiques sont reliés ensemble (+ avec + ou - avec -).

2. Schéma

Pile 1    Pile 2
[+ -]-----[- +]

Ou :

Pile 1    Pile 2
[- +]-----[+ -]

3. Calcul de la tension totale

La tension totale est la différence des tensions.

Formule : U(totale) = |U₁ - U₂|

Exemple 1 : 2 piles identiques de 4,5 V en opposition - U(totale) = |4,5 V - 4,5 V| = 0 V - Résultat : Aucun courant ne circule

Exemple 2 : Une pile de 4,5 V et une pile de 1,5 V en opposition - U(totale) = |4,5 V - 1,5 V| = 3 V - Résultat : Le courant circule mais tension réduite

4. Conséquences de l'opposition

Avec piles identiques : - Tension nulle (0 V) - Aucun appareil ne fonctionne - Les piles se déchargent inutilement - Échauffement possible

Avec piles différentes : - Tension réduite - Fonctionnement faible ou nul - Usure rapide des piles - Gaspillage d'énergie

5. Dangers de la mauvaise association

• Échauffement des piles
• Fuite d'acide à l'intérieur
• Explosion dans les cas graves
• Corrosion des contacts métalliques
• Dommages à l'appareil

III. Reconnaissance d'une bonne association

Comment vérifier ?

1. Visuellement : Les piles doivent être placées tête-bêche (+ vers - vers + vers -)

2. Schéma : Les + et - alternent régulièrement

3. Test avec voltmètre : Mesurer la tension totale - En concordance : U = somme des tensions - En opposition : U = différence (ou 0)

Exemples pratiques

Bon montage (concordance) :

[+ -] [+ -] [+ -]
1,5V  1,5V  1,5V  → Total : 4,5 V

Mauvais montage (opposition) :

[+ -] [- +] [+ -]
1,5V  1,5V  1,5V  → Total : 1,5 V

IV. Adaptation d'une association de piles à un récepteur

Principe

Pour adapter correctement une association de piles à un récepteur :

Règle : U(piles totale) = U(récepteur)

Méthode

Étape 1 : Identifier la tension d'usage du récepteur (lire l'étiquette)

Étape 2 : Déterminer le nombre de piles nécessaires - Nombre de piles = U(récepteur) ÷ U(une pile)

Étape 3 : Associer les piles en série concordance

Étape 4 : Vérifier avec un voltmètre avant de brancher

Exemples d'application

Exemple 1 : Lampe de 6 V avec des piles de 1,5 V - Nombre de piles = 6 V ÷ 1,5 V = 4 piles - Association : 4 piles de 1,5 V en série concordance

Exemple 2 : Moteur de 9 V avec des piles de 1,5 V - Nombre de piles = 9 V ÷ 1,5 V = 6 piles - Association : 6 piles de 1,5 V en série concordance

Exemple 3 : Radio de 4,5 V - Solution 1 : Une pile plate de 4,5 V - Solution 2 : 3 piles cylindriques de 1,5 V en série

V. Conseils pratiques

1. Placement des piles

• Respecter les indications + et - dans le compartiment
• Placer toutes les piles dans le même sens si demandé
• Vérifier que les ressorts touchent bien les pôles

2. Entretien

• Utiliser des piles de même marque et même âge
• Retirer les piles usagées rapidement
• Nettoyer les contacts si oxydés
• Ne jamais mélanger piles neuves et usagées

3. Sécurité

• Ne pas court-circuiter les piles (ne pas relier + et - directement)
• Ne pas jeter les piles au feu
• Recycler les piles usagées
• Ne pas démonter les piles