Résistivité
La résistivité est une propriété des matériaux qui décrit leur capacité à résister au flux de courant électrique. Elle est définie comme la résistance d’une longueur unitaire d’un matériau ayant une section transversale unitaire. La résistivité est généralement représentée par la lettre grecque rho (ρ) et a des unités d’ohm-mètres (Ω·m).
Résistivité et Résistance
La résistivité et la résistance sont des concepts reliés mais distincts dans les circuits électriques. La résistance est une mesure de la difficulté pour le courant électrique de circuler à travers un matériau, et elle est mesurée en ohms (Ω). La résistance d’un matériau dépend de sa géométrie (longueur, section transversale, etc.) et de sa résistivité (ρ), qui est une propriété fondamentale du matériau. La relation entre la résistance (R), la résistivité (ρ) et la géométrie (l, A) d’un conducteur est donnée par l’équation suivante : R = ρ (l/A)
Conductivité et Résistivité
La conductivité électrique est étroitement liée à la résistivité : 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(l/A)=l/(σA), où A est la section transversale du fil (en m²) et l est sa longueur (en mètres).
Classification des Matériaux selon la Résistivité Électrique
Les matériaux peuvent être classés en différentes catégories en fonction de leur résistivité électrique :
- Conducteurs : Matériaux avec une faible résistivité électrique, comme les métaux et certains types de solutions.
- Isolants : Matériaux avec une haute résistivité électrique, comme les plastiques, le caoutchouc et le verre.
- Semi-conducteurs : Matériaux ayant des niveaux intermédiaires de résistivité électrique, comme le silicium et le germanium.
- Supraconducteurs : Matériaux qui ont une résistance électrique nulle à très basses températures.
Résistivité de Divers Matériaux
Voici 10 exemples de matériaux avec leur résistivité électrique :
- Cuivre – Résistivité électrique : 1.68 × 10-8 Ω·m
- Aluminium – Résistivité électrique : 2.65 × 10-8 Ω·m
- Argent – Résistivité électrique : 1.59 × 10-8 Ω·m
Mesure de la Résistivité
La résistivité d’un matériau peut être mesurée à l’aide de diverses techniques, selon la nature du matériau et la précision requise. Voici quelques méthodes courantes :
- Méthode à quatre pointes : Technique largement utilisée et précise pour mesurer la résistivité.
- Méthode de Van der Pauw : Implique de placer quatre contacts électriques sur la surface d’un matériau.
- Mesure de l’effet Hall : Technique impliquant la mesure de la tension induite par un champ magnétique appliqué.
Comment le Courant Électrique Circule
Dans un conducteur, comme un fil métallique, il y a des électrons libres qui peuvent se déplacer à travers le matériau. Ces électrons entrent en collision avec les atomes du conducteur, créant une résistance à leur mouvement. Lorsqu’une tension est appliquée à travers un conducteur, elle crée un champ électrique qui fait bouger les électrons dans une direction particulière. Cependant, les électrons ne se déplacent pas en ligne droite mais plutôt subissent un mouvement aléatoire dû aux collisions avec les atomes du conducteur.
Analogie Hydraulique de la Résistance
L’analogie hydraulique, ou l’analogie électrique-fluide, est une analogie largement utilisée entre l’hydraulique et l’électricité. Comme le courant électrique est invisible et que les processus en jeu dans l’électronique sont souvent difficiles à démontrer, les divers composants électroniques sont représentés par des équivalents hydrauliques. La relation entre la tension et le courant est définie par la loi d’Ohm, analogue à l’équation de Hagen–Poiseuille dans les systèmes hydrauliques.
