Mesure des caractéristiques des matériaux isolants solides

Tout matériel électrique ou électronique est constitué d’un agencement judicieux de matériaux conducteurs qui servent à transporter l’énergie électrique (ou l’information) là où elle doit être utilisée et de matériaux isolants qui permettent d’empêcher celle-ci de se perdre en empruntant le plus « court » chemin d’un potentiel à un autre. Outre leur fonction première qui est de s’opposer au passage du courant entre conducteurs, les isolants solides ont également le rôle de maintenir mécaniquement les conducteurs dans des conditions prédéterminées.

Dans certains cas, la quantité de matériaux isolants solides utilisée est réduite à l’extrême : par exemple pour les lignes électriques aériennes en conducteurs nus.

Mais dès que l’on cherche à réduire l’encombrement d’un matériel (préoccupation permanente aujourd’hui), on est amené à rapprocher les conducteurs, et par conséquent à les maintenir rigidement en place pour éviter qu’ils ne viennent en contact sous l’effet de leur propre poids, de déformations, de forces extérieures au matériel ou des efforts électrodynamiques internes. Les matériaux isolants solides peuvent être employés seuls (comme, par exemple, dans le cas d’un câble à isolation synthétique extrudée), en association de plusieurs solides (bobinage réalisé en fil émaillé imprégné de résine thermodurcissable) ou en association d’un solide et d’un liquide (isolation en papier imprégné d’huile minérale pour les transformateurs à haute tension). Dans ces deux derniers cas, on parle de système d’isolation.

Le rôle essentiel des isolants étant de servir de barrière, on s’intéressera en premier lieu à leurs propriétés électriques.

Aucun isolant n’étant parfait, on est tout d’abord conduit à étudier les mécanismes de conduction dans les isolants solides qui débouchent sur les notions de résistance d’isolement et de résistivités  1 .

Lorsque l’on augmente la valeur du champ électrique appliqué à un isolant, on aboutit à un mécanisme destructif irréversible appelé claquage diélectrique