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Auteur(s)
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Jean-Claude DUBOIS : Docteur-Professeur associé à l’Université Pierre et Marie Curie - Ancien Directeur Groupe Matériaux au Laboratoire Central de Recherches Thomson-CSF
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les propriétés isolantes des matières plastiques sont largement utilisées en électrotechnique pour des applications telles que gaines de câbles, condensateurs, enrobage de composants, supports divers. Ces matériaux plastiques ont donc en général une résistivité supérieure à 10 9 Ω · cm. Cependant, les propriétés électriques de ces matériaux dépendent bien sûr de la structure chimique des macromolécules qui les constituent mais aussi de différents facteurs et en particulier des adjuvants volontaires ou non. L’absorption d’eau, la nature de la charge minérale ou organique jouent un rôle déterminant sur les propriétés électriques du matériau. On sait par exemple que l’on peut rendre certains polymères conducteurs ou semi-conducteurs non seulement en leur ajoutant des charges métalliques mais aussi en dopant des polymères conjugués dont la résistivité transversale est comprise entre 10 –3 et 10 9 Ω · cm.
Cet article porte principalement sur les propriétés électriques essentielles des matériaux macromoléculaires : permittivité, indice de pertes, résistivité, rigidité diélectrique.
Cependant, d’autres caractéristiques jouent un rôle au moins aussi important pour le choix d’un matériau ; ce sont par exemple les propriétés mécaniques, la sécurité d’emploi, les prix.
Les méthodes de mesure ne sont pas traitées dans le cadre de cet article.
le lecteur se reportera aux articles « Essais électriques » du traité Plastiques et Composites pour de plus amples renseignements.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1980 par Jean-Claude DUBOIS
- Version archivée 2 de déc. 1989 par Jean-Claude DUBOIS, Jean-Marc BUREAU
- Version courante de févr. 2016 par Jean-Marc BUREAU
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1. Permittivité et indice de pertes
1.1 Diélectrique parfait
Placé dans le vide, sous tension continue U0 , un condensateur plan prend une charge Q0 reliée à U0 par une loi linéaire :
avec :
- C0 :
- augmentation de la capacité du condensateur.
Si l’on isole les armatures de la source et si on remplit le condensateur d’un matériau isolant, la nouvelle différence de potentiel U qui apparaît est encore proportionnelle à Q0 :
avec C > C0 .
La permittivité relative ε du matériau est définie par la relation :
:
- εε0 :
- est la permittivité absolue du diélectrique
- ε0 :
- permittivité du vide (= 8,854 × 10–12 F/m).
On explique l’augmentation de la capacité C par introduction d’un diélectrique par le mécanisme de polarisation du matériau. Sous l’influence du champ électrique appliqué, il se forme des dipôles perpendiculaires aux armatures. Ces dipôles neutralisent une partie des charges vraies existant sur les surfaces métalliques (figure 1).
La tension aux bornes du condensateur est de la forme :
avec :
- Q0 :
- charge vraie.
On peut donc dire que seule la charge Q1 = Q0 /ε , fraction de la charge vraie Q0...
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Permittivité et indice de pertes
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