Fil électrique
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Un fil électrique, ou câble électrique est un organe fait d'un matériaux conducteur servant au transport de l'électricité. Il peut être mono-brin ou multi-brin, entouré ou non d'une enveloppe isolante (plastique, téflon, etc.)
Suivant sa taille, il peut être employé pour transmettre des signaux électriques, ou de l'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir...). Les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) les plus utilisés présentent généralement des caractéristiques intéressantes en ce qui concerne la résistance électrique, le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle...), la tenue mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de...), le coût.

Représentation symbolique d'un fil électrique dans un circuit
Représentation symbolique d'un fil électrique (Un fil électrique, ou câble électrique est un organe fait d'un matériaux conducteur servant au transport de l'électricité. Il peut être mono-brin ou multi-brin, entouré ou non...) dans un circuit

Matériaux

Le cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses...)

Bonne conductivité, métal malléable.

  • Fil cylindrique :
    • Le cuivre est le métal le plus utilisé pour faire des fils et câbles électriques. On l'utilise soit en fil de section cylindrique mono-brin (rigide), soit en section toujours cylindrique mais multi-brins ou (souple). Pour le rendre plus souple, il est utilisé en alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments chimiques.) avec d'autres métaux.
    • Le fil de cuivre est protégé soit :
      • Par une pellicule de vernis, quand on l'utilise pour la fabrication des bobinage, transformateur, électroaimant (Un électro-aimant est un organe électrotechnique produisant un champ électromagnétique lorsqu'il est alimenté en électricité. Il est constitué d'un bobinage et...)
      • Ou par une couche de plastique colorée, dans la majorité des autres cas
      • Ces protections assurent l'isolation tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en conservant les propriétés d'adaptation de forme du fil.
      • Autrefois on utilisait une tresse de coton, du caoutchouc et, parfois du papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est...) pour l'isolation des fils, ces techniques ont disparues pour des raisons de sécurité et de coût.
    • Le fil de cuivre isolé est souvent torsadé en un câble , comportant de deux à plusieurs centaines de fils. Ces câbles sont parfois munis (entourés) d'un ou plusieurs blindage faits d'une feuille (La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux supérieurs. Elle est insérée sur les tiges des plantes au...) d'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) et/ou d'une tresse de cuivre. Dans certains cas, on arme le câble avec une ou plusieurs feuilles (feuillard) d'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie...), afin qu'il puisse résister à des conditions mécaniques extrêmes : câbles en sous sol, câbles sous-marins.
  • Barre.
    • Pour la distribution de grands courants, dans les installations industrielles et les armoires de distribution électrique, on utilise le cuivre en barres plates. Ces barres (jeux de barres) sont utilisées à la place de câbles pour une raison de coût, mais aussi de facilité de connection et de rigidité.
    • Il est plus simple de concevoir et de réaliser une bonne connexion entre deux conducteurs plats, qu'entre un câble cylindrique et un trou rectangulaire.
    • De plus le jeu de barres solidarise l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) des divers appareillages qui lui sont reliés, prévenant ainsi un éventuel défaut de fixation dû aux vibrations et contraintes thermiques.
    • Ces jeux de barres sont exclusivement installés dans des endroits réservés aux électriciens. Bien que rarement isolés, seules des balisages et des protections translucides imposées depuis les années 1980 préviennent d'éventuels accidents d'électrisation (Le terme électrisation signifie charger d'électricité (ou de charges électriques) un objet.).
  • Piste en cuivre sur support d'époxy ou de bakélite, utilisé dans les applications électronique mettant en jeux des courants électriques plutôt faibles.

L'aluminium

Bonne conductivité, métal léger, moyennement malléable.

  • L'aluminium est souvent utilisé dans le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des...) d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la...) de grande puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) lorsque la section du câble et sa longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de...) élimine le cuivre, à cause de sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre...) spécifique plus élevée. Il est quasiment exclusivement utilisé en âmes à brins multiples, du fait des sections en jeux et de sa relative rigidité. Sa relative facilité de casse lors de torsions et de manipulations le rend indésirable en milieu domestique.
  • Il est utilisé à la place du cuivre dès que la contrainte poids devient importante : aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.), conquête spatiale, etc.

L'acier

Moyenne conductivité, grande résistance à l'étirement, lourd et peu malléable.

  • L'acier est utilisé, en général, comme support des câbles en aluminium ou en cuivre dans les câbles décrivant de grandes portées, afin d'assurer une résistance à la traction que l’aluminium ou le cuivre seraient incapables de supporter sans allongement excessif et rupture.
  • De façon plus spécifique, l'acier est également utilisé pour le transport de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) dans le milieu ferroviaire. Une polarité est acheminée par la caténaire (Une ligne aérienne de traction électrique est appelée:), l’autre polarité utilise comme support les rails de roulements en acier. Dans le cas particulier du métro (Un métro, apocope du terme métropolitain lui-même abréviation de chemin de fer métropolitain, est un chemin de fer urbain souterrain le plus souvent, sur...), la polarité positive est distribuée via un " rail traction " également en acier.

L'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique 47.)

Excellente conductivité, métal précieux.

  • L'argent est utilisé pour diminuer la résistance de contact, dans les systèmes de connexions et, les systèmes de commutations comme les contacts des relais. Il nécessite toutefois un système de nettoyage, généralement automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes...), pour éviter que l'oxydation de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) compromette sa bonne conductivité électrique (La conductivité électrique est l'aptitude d'un matériau à laisser les charges électriques se déplacer librement, autrement dit à permettre le...).
  • Il est utilisé dans certains fils, en alliage avec le cuivre pour assurer une bonne souplesse au fil.
  • Il peut aussi être mélangé à l'or qui lui assure une meilleure souplesse et une meilleure conductivité tout en baissant le prix du fil d'or. Ceci utilisé en robotique par exemple pour effectuer des connexions de très grande précision.

L'or

Excellente conductivité, inoxydable, métal précieux.

  • L'or est utilisé avec parcimonie, en couche très mince déposée par électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.) (un flash), dans les systèmes électriques et, nettement plus en électronique.
  • Comme l'argent, il est utilisé pour réaliser la liaison la plus parfaite possible entre deux conducteurs indépendants : les contacts des cartes électroniques enfichables et les lamelles de contacts des connecteurs associés, les pastilles de contacts et les fils de liaisons internes des circuits intégrés.

Alliages

L'almelec

Alliage d'aluminium avec du magnésium et du silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.). Il est principalement utilisé pour la réalisation des lignes aériennes. Sa résistivité (32,5 . 10 -9 Ω.m) est environ le double de celle du cuivre, mais ses caractéristiques mécaniques lui permettent de résister aux contraintes liées à l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...) (vent, gel, neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de façons. Puisque les flocons sont...), variations de température).

Le constantan

Alliage de cuivre et de nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) dont la résistivité est quasiment indépendante de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...). Il est utilisé pour la réalisation de certains capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la...) de température.

Supraconductivité (La supraconductivité est un phénomène survenant dans certains matériaux dits supraconducteurs. Il est caractérisé par l'absence de résistance électrique et l'annulation du champ...)

Le bismuth (Le bismuth est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole Bi et de numéro atomique 83.)

Ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière...) a la caractéristique de devenir supraconducteur vers -200°C, ce qui le rend intéressant pour une transmission d'énergie électrique en étant refroidi à l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des...) ou à l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant,...) liquides.

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