Conductivité électrique

Conductivité Électrique

La conductivité électrique est une propriété physique des matériaux qui dénote leur capacité à conduire un courant électrique. Cette capacité peut être définie comme la quantité de tension nécessaire pour obtenir un certain flux de courant électrique. L’unité SI de la conductivité électrique est le siemens par mètre (S/m). Des métaux tels que le cuivre, l’aluminium, l’argent et l’or sont réputés pour leur haute conductivité électrique et sont couramment utilisés dans les applications électriques et électroniques.

Facteurs Déterminants de la Conductivité

La conductivité électrique d’un matériau est déterminée par plusieurs facteurs, y compris la densité et la mobilité des porteurs de charge (comme les électrons ou les ions), la structure du matériau, la température et d’autres facteurs environnementaux. Les matériaux à haute conductivité électrique, tels que les métaux et certains types de sels et de solutions, sont couramment utilisés dans des applications électriques et électroniques.

Conductivité, Résistivité et Conductance

La conductivité électrique est étroitement liée à la résistivité, plus couramment utilisée : σ=1/ρ, où σ est la conductivité (en m/Ohm), et ρ est la résistivité (en Ohm/m). Pour déterminer la résistance d’un fil, utilisez : R=ρ_Al=Aσl, où A est la section transversale du fil (en m²) et l sa longueur (en mètres). La conductivité électrique est une propriété du matériau lui-même, tandis que la conductance électrique est une propriété d’un composant électrique particulier.

Conductivité et Matériaux

Les matériaux à haute conductivité électrique sont typiquement des métaux et des alliages, ainsi que certains types de sels et de solutions. D’autres métaux et alliages avec une haute conductivité électrique comprennent le tungstène, le platine et le laiton. Des solutions de chlorure de sodium ou d’autres sels peuvent également conduire l’électricité efficacement.

Classification des Matériaux Selon la Conductivité Électrique

Les matériaux peuvent être classés en différentes catégories en fonction de leur conductivité électrique :

Conducteurs : Matériaux à haute conductivité électrique, tels que les métaux et certains types de solutions.
Isolants : Matériaux à faible conductivité électrique, tels que le plastique, le caoutchouc et le verre.
Semi-conducteurs : Matériaux avec des niveaux intermédiaires de conductivité électrique, tels que le silicium et le germanium.
Supraconducteurs : Matériaux ayant une résistance électrique nulle à très basse température.
Conducteurs ioniques : Matériaux qui conduisent l’électricité par le mouvement d’ions plutôt que d’électrons.

Matériaux avec la Plus Haute Conductivité Électrique

Voici sept matériaux avec la plus haute conductivité électrique :

Argent : Le plus conducteur de tous les métaux.
Cuivre : Le deuxième métal le plus conducteur après l’argent.
Or : Bon conducteur d’électricité, couramment utilisé dans les connecteurs électroniques.
Aluminium : Métal léger avec une bonne conductivité électrique.
Tungstène : Bon conducteur d’électricité, utile dans les applications électriques à haute température.
Platine : Métal dense et résistant à la corrosion avec une haute conductivité électrique.
Laiton : Alliage de cuivre et de zinc avec une bonne conductivité électrique.

Flux d’Électrons dans un Fil

Lorsqu’une tension est appliquée à travers un conducteur, un champ électrique est établi, provoquant le mouvement des électrons dans une certaine direction. La vitesse de dérive des électrons dans un conducteur est généralement assez lente, bien que le courant dans le conducteur puisse être assez élevé. La vitesse de dérive est proportionnelle au courant et, dans un matériau résistif, également proportionnelle à l’ampleur d’un champ électrique externe.