Conductivité électrique - Définition et Explications

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...) de la résistivité (La résistivité d'un matériau, généralement symbolisée par la lettre...). Elle correspond à la conductance d'une portion de matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) de 1 m de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) 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...) 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 (Un conductimètre, ou conductivimètre, est un appareil permettant de mesurer une propriété de...).

Certains matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...), comme les semi-conducteurs, ont une conductivité qui dépend d'autres conditions physiques, comme la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) ou l'exposition à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...), 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...).

Unité

Son unité dans le Système international d'unités (SI) est le siemens par mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du...) (A²s³m^-3kg^-1). C'est le rapport de la densité de courant (La densité de courant électrique est définie comme le courant électrique par unité de surface...) par l'intensité du champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules...). 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...) permet de calculer la conductivité en fonction d'autres paramètres fondamentaux du matériau :

où

• D est le coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain...) de diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) de l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) chargée considérée ;
• z est le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) 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...), ≈ 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...).

Notes et références