C’est une longue histoire, mais comme pour toutes les histoires, il y a un fil conducteur et cette fois au sens propre du terme puisqu’il s’agit d’un fil de cuivre. Le cuivre est constitué d’atomes, pour mémoire, un atome, c’est un grain de matière, une minuscule brique qui constitue la matière qui nous entoure. Pas seulement le cuivre, mais également l’air, l’eau, bref tout ce qui nous entoure. L’atome se présente sous la forme d’un noyau autour duquel gravitent des électrons. On dit que le noyau renferme des charges positives, les électrons des charges positives.
En principe, chaque atome possède autant de charges positives que de charges négatives, ont dit qu’ils sont neutres. Le cuivre n’échappe pas à la règle avec une petite particularité cependant pour les métaux, ils possèdent un ou plusieurs électrons libres. Ces électrons sont en permanence d’un atome sur l’autre et comme les atomes sont par nature neutres, dès qu’un électron s’en va, il est aussitôt remplacé par un autre qui est lui-même remplacé par un autre, bref les électrons sautent dans tous les sens. La seule chose que l’on puisse faire pour remettre un peu d’ordre, c’est de fermer le circuit.
Grâce à la pile les électrons se mettent à sauter les uns derrière les autres, désormais, ils avancent tous dans le même sens et des électrons qui circulent tous dans le même sens, vous le savez, c’est un courant électrique qui permet à l’ampoule de briller.
Pour combler les départs, la pile fournit à un niveau des électrons et pour éviter les engorgements à l’autre niveau, la pile reçoit des électrons. La pile pousse donc les électrons d’un côté et les aspire de l’autre.
A l’intérieur de la pile, c’est un véritable laboratoire de chimie, d’un côté, il y a une tige en zinc, un métal qui a tendance à donner des électrons, de l’autre, une tige constituée de carbone et de dioxyde de manganèse, un composé qui lui a tendance à attirer les électrons. En jargon, on parle d’électrodes, chacune porte son nom, l’anode qui donne des électrons et que l’on repère grâce au signe – et la cathode qui elle, les attire et que l’on repère grâce au signe +.
Pour que les électrons circulent et que l’ampoule brille, il faut plonger les électrodes dans un bain : l’électrolyte. Ce bain contient des ions positifs et des ions négatifs. Un ion négatif, c’est tout simplement un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons, on dit qu’il est négatif car il possède davantage de charge négative qu’en temps normal et à l’inverse, un ion positif, c’est simplement un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons et qui par conséquent possède davantage de charge positive que d’électrons.
Au contact de ces ions dans l’électrolyte, l’anode va pouvoir donner des électrons et la cathode va pouvoir les attirer. En effet, quand l’anode donne des électrons, elle devient positive pour conserver sa neutralité, elle va libérer un atome qui a perdu des électrons, un ion positif qui va aller se combiner avec des ions négatifs contenus dans la solution et petit à petit l’anode se désagrège. De l’autre côté, la cathode qui reçoit des électrons ne peut pas non plus perdre sa neutralité, pour la conserver, elle va se transformer et libérer des ions négatifs. Cela s’arrête quand l’anode est désagrégée et qu’elle ne pourra plus fournir suffisamment d’électrons pour alimenter le circuit.