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Auteur(s)
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Claude MENGUY : Chef de service au Laboratoire Central des Industries Électriques (LCIE)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les phénomènes d’électricité statique sont, souvent, assez mal connus des ingénieurs, même quand ils sont électriciens ou électroniciens. En effet, en électrostatique il convient de raisonner sur des quantités de charges constantes, alors que l’on est généralement plus familiers des sources de tension (V) constante ou des sources de courant ( I) constant. Par ailleurs, l’influence de grandeurs externes telles que l’humidité ou la présence de traces d’impuretés rend fréquemment ces phénomènes difficiles à interpréter et leur donne un caractère un peu mystérieux. Les notions de conducteurs et d’isolants prennent également, en électrostatique, une signification différente que celle qu’elles ont dans les domaines classiques du génie électrique.
Pour aider à mieux appréhender ces phénomènes, après avoir rappelé les notions fondamentales d’électrostatique 1, nous décrirons l’origine du phénomène appelé électrisation 3. Puis, nous dresserons un inventaire des nuisances et des dangers de l’électricité statique 4, qui touchent la quasi- totalité des industries. Nous indiquerons, ensuite, comment lutter contre cette électricité statique nuisible (§ 5 et 6). Pour terminer, nous montrerons que l’industrie peut également tirer parti de l’électrostatique grâce à ses applications 7.
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2. Mesures des grandeurs fondamentales
Nous venons de voir que potentiel, champ et charge sont reliés par des équations. Par exemple, une mesure de potentiel aux bornes d’une capacité connue permet de calculer la charge électrique portée par l’électrode.
2.1 Mesures de tension (ou de différence de potentiel)
le lecteur pourra se reporter, en bibliographie, aux références [5] [6] [7].
2.1.1 Rappel sur les voltmètres électrostatiques
Les premiers voltmètres électrostatiques sont des condensateurs dont une armature est mobile en translation ou en rotation. Lorsque l’on applique à ce condensateur une différence de potentiel V, l’armature mobile est soumise à une force ou à un couple proportionnel à V 2. La détermination de cet effort ou de la déformation produite sur un ressort de caractéristique connue permet de connaître V. Un dispositif à miroir réfléchissant un faisceau lumineux, comme dans un galvanomètre, est utilisé pour l’électromètre à quadrants de William Thomson. Dans l’électromètre absolu de Kelvin, on équilibre la force électrostatique par une force de gravitation, ce qui permet de relier directement la mesure de tension aux grandeurs longueur, masse et temps.
Ces appareils sont assez peu sensibles aux faibles tensions (inférieures à quelques kilovolts), mais peuvent mesurer des tensions de plusieurs dizaines de kilovolts. Leur capacité est assez faible (quelques picofarads), mais peut tout de même nécessiter une correction lorsque la capacité sur laquelle est réalisée la mesure n’est pas significativement supérieure. En effet, dans ce cas, la charge initialement présente sur l’objet à mesurer se répartit entre la capacité de cet objet et la capacité du voltmètre, entraînant une diminution du potentiel. Enfin, la résistance d’entrée de ces appareils est théoriquement infinie. En pratique, elle est limitée par la résistance des isolants servant à maintenir les électrodes.
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