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Conductivité électrique

La conductivité électrique est l'aptitude d'un matériau à laisser les charges électriques se déplacer librement, autrement dit à permettre le passage du courant électrique.

Principe physique

La conductivité électrique est l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un...) de la résistivité. Elle correspond à la conductance d'une portion de matériau de 1 m de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme...) et de 1 m2 de section.

Parmi les meilleurs conducteurs, il y a les métaux pour lesquels les porteurs de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un...) sont les « électrons libres » et, les solutions d'électrolytes (ayant des ions en solution). Pour ces dernières, la valeur de la conductivité dépend de la nature des ions présents dans la solution et de leurs concentrations[1]. La conductivité d'une solution peut être mesurée à l'aide d'un conductimètre.

Certains matériaux, comme les semi-conducteurs, ont une conductivité qui dépend d'autres conditions physiques, comme la température ou l'exposition à la lumière, etc. Ces propriétés sont de plus en plus mise à profit pour réaliser des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une...).

Unité

Son unité dans le Système international d'unités (SI) est le siemens par mètre (A2s3m-3kg-1). C'est le rapport de la densité de courant par l'intensité du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) électrique. C'est l'inverse de celle de la résistivité.

Le symbole généralement utilisé pour désigner la conductivité est la lettre grecque sigma : σ.

Selon les matériaux, σ varie de 108 S.m-1 à 10-22 S.m-1.

Expression

La loi de Nernst-Einstein (La loi de Nernst-Einstein est une loi qui intervient dans la migration des espèces dans les solides cristallins, lorsque les espèces sont soumises à une force. Par...) permet de calculer la conductivité en fonction d'autres paramètres fondamentaux du matériau :

\sigma =  \frac{Dz^2e^2c}{kT}

  • D est le coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel,...) de diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à...) de l'espèce chargée considérée ;
  • z est le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de charges portées par l'espèce ;
  • e est la charge élémentaire ;
  • c est la concentration de l'espèce ;
  • k est la constante de Boltzmann (La constante de Boltzmann k (ou kB) a été introduite par Ludwig Boltzmann lors de sa définition de l'entropie en 1873. Le système étant à l'équilibre macroscopique, mais libre d'évoluer...), ≈ 1,3806 × 10-23 J.K-1
  • T est la température absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante ou plus...).

Notes et références

  1. ConductiviteSolutions
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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