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1 - RAPPELS

2 - MÉTHODES EXPÉRIMENTALES ET APPAREILLAGES

3 - UTILISATIONS DE LA THERMOCONDUCTIMÉTRIE ET PRINCIPAUX DOMAINES D’APPLICATION

Article de référence | Réf : P1300 v2

Rappels
Thermoconductimétrie du solide

Auteur(s) : Etienne KARMAZSIN

Date de publication : 10 déc. 2001

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  • Etienne KARMAZSIN : Professeur à l’université Claude Bernard, Lyon - Professeur à l’École supérieure de chimie physique électronique de Lyon (CPE)

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INTRODUCTION

La thermoconductivité électrique est l’évolution de la conductivité électrique d’un matériau en fonction de la température, en présence ou non de transformations physico-chimiques.

La résistivité électrique ρ d’un matériau, qui est l’inverse de la conductivité, est une propriété physique de ce matériau. Elle permet de l’identifier et de définir son état de pureté dans des conditions données. Toute transformation physico-chimique entraîne une variation plus ou moins importante de cette grandeur spécifique. Il est donc possible de mettre en évidence ou de suivre un grand nombre de transformations ou de transitions physico-chimiques par une mesure de résistivité électrique. Si cette transformation est liée à une évolution de température, les mesures de conductivité électrique font l’objet de la thermoconductimétrie. La technique consiste donc à suivre l’évolution de la résistivité électrique d’un échantillon soumis à une variation de température. C’est une technique d’analyse thermique particulièrement intéressante car dans un large domaine elle est facile à mettre en œuvre, elle peut être couplée à d’autres techniques et elle fournit un très grand nombre d’informations sur le matériau étudié.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-p1300


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1. Rappels

1.1 Conductivité électrique des matériaux

La conductivité électrique σ est l’inverse de la résistivité ; elle est exprimée en siemens par mètre (S/m) alors que la résistivité ρ est exprimée en ohms mètres (Ω · m).

Les matériaux peuvent être classés en conducteurs, semi-conducteurs et isolants, selon leur comportement électrique à la température ambiante.

Le seul isolant incontestable est le vide absolu. Pour tous les autres matériaux, qu’ils soient solides, liquides ou gazeux, la conductivité électrique existe dans certaines conditions qui diffèrent d’un matériau à l’autre et selon le type de conductivité propre à ce matériau. Ainsi, par exemple le verre, isolant à la température ambiante, devient très conducteur à des températures supérieures à 500 ˚C. Il est courant de fondre ou de maintenir à l’état fondu industriellement le verre par effet Joule après préchauffage conventionnel.

HAUT DE PAGE

1.2 Conductivité électrique des métaux

La conductivité électrique σ est définie par la relation :

J = σE

avec :

J
 : 
densité de courant
E
 : 
champ électrique appliqué.

Si il y a n électrons de masse m et de charge q = − e par unité de volume, et que le temps correspondant à une collision est τ, la densité de courant J sera :

J = ne2τE/m

La conductivité électrique sera alors :

σ = ne2τ/m

Nous ne sommes pas surpris de voir que la charge transportée est proportionnelle à la densité de charge ne ; le facteur e/m,...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BEERENS (A.C.J.) -   Measuring methods and devices in electronics (Appareillages et méthodes de mesure en électronique)  -  . Philips Technical Library. Heyden book Co. New York (1968).

  • (2) - THOMAS (H.E.), CLARKE (C.A.) -   Handbook of electronic instruments and measurement technique (Manuel des instruments électroniques et des techniques de mesure)  -  . Prentice-Hall International (1967).

  • (3) - LANDOLT (H.), BORNSTEIN (R.) -   Magnetiche und andere Eigenscaften von Oxiden und verwandter, Verbindungen (Propriétés magnétiques et autres des oxydes et combinaisons apparentées)  -  . Springer-Verlag (1970).

  • (4) - FERMOR (J.H.), KJERHUS (A.) -   Servocontrolled measuring bridge for semi-conductors of high resistivity (Pont de mesure servocontrôlé pour semi-conducteurs à haute résistivité)  -  . Rev. Sci. Instrum. (USA) 36 p. 763-6 (1965).

  • (5) - DUNDON (J.M.), KRETSCHMAR (M.E.) -   Operational amplifier mutual inductance bridge (Pont d’inductance à amplificateur opérationnel)  -  . Rev. Sci. Instrum. (USA) 49 no 3 p. 406-7...

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