C'est une très belle expérience!
J'ai une idée à ajouter au commentaire de Jonk :
C'est super bien que vous testiez ce qui se passe comme ça! Comme indiqué précédemment, la réponse est que la batterie est soumise à certaines contraintes lors de l’alimentation des projecteurs et que sa tension «tombe» un peu sous cette charge. Quand une batterie approche de la fin de sa vie, elle s'affaisse encore plus.
Mettez les piles au réfrigérateur pendant environ une heure, jusqu'à ce qu'elles soient froides (vous pouvez aussi les congeler, mais n'allez pas au-dessous de -20 ° C) et répétez votre expérience. Vous verrez qu'ils s'affaissent beaucoup plus fort maintenant! Éteignez-les et attendez qu’ils retrouvent la température ambiante: ils devraient commencer à fonctionner comme avant.
Que ce passe-t-il?
Dans une batterie, une réaction chimique fait que les deux contacts de la batterie ont des potentiels électriques différents - il y a une tension entre eux!
Lorsque vous vous connectez deux choses, vos contacts de la batterie, qui sont à des tensions différentes, en cours commence à couler. C'est ce qui éclaire votre ampoule!
Maintenant, imaginez qu’il y ait une petite résistance (2Ω, par exemple) entre votre batterie et la sonde positive de votre multimètre. Ce n'est pas réellement là, mais vous "sentez" son existence:
Une résistance montre une chute de tension lorsqu'un courant la traverse. Dans votre cas, quelques centaines de milliampères traversent l'ampoule, l'interrupteur et la pile, ce qui entraîne une chute de tension de quelques centaines de millivolts sur cette résistance "imaginée".
C'est ce que nous appelons la "résistance interne". C’est l’imperfection d’une source de tension (comme vos batteries) qui conduit à des tensions plus basses au fur et à mesure que vous tirez du courant.
La résistance interne peut avoir plusieurs aspects. Tout d’abord, les vraies batteries sont faites de matériaux réels et les matériaux réels ont une résistance. Mais pour les batteries, cela ne représente généralement qu'une petite partie de la résistance interne. La plus grande partie est que pour faire passer un courant, les réactions chimiques (et le déplacement des ions) à l'intérieur doivent se produire assez rapidement. S'il y a plus de courant tirage au sort que la réaction chimique peut supporter, la chute de tension.
Maintenant, quand vous avez refroidi vos batteries, vous avez ralenti toutes les réactions chimiques à l’intérieur, et surtout la rapidité avec laquelle des atomes chargés peuvent errer à l’intérieur de la batterie. C'est la raison pour laquelle nous avons des réfrigérateurs et des congélateurs: toutes les réactions chimiques étant ralenties par une température plus basse, les aliments ne se gâtent pas aussi rapidement, car tout ce qui nuit aux aliments (croissance bactérienne et décomposition chimique des aliments) ) se produisent simplement au ralenti.
Avec la réaction chimique dans la batterie ralentie, la batterie ne peut tout simplement pas «suivre» aussi bien avec l'appel de courant, et la tension chute encore plus loin qu'avec une batterie chaude.