Les questions liées à la conductivité électrique sont cruciales pour la profession d'électricien et d'installateur électrique. La conductivité électrique, ou conductance, est la capacité d'un matériau à conduire l'électricité. Par conséquent, si vous modernisez une installation électrique ou connectez de nouveaux équipements à un système existant, vous devez connaître la conductivité des matériaux utilisés. Ce n'est qu'en connaissant la conductivité électrique d'une matière première donnée que vous pourrez créer des circuits électriques sûrs.
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Unités de conductivité et de conductance électriques
Le mouvement régulier des charges électriques dans les installations est essentiel au bon fonctionnement du système et à l'absence de pannes fréquentes. La conductance est un concept clé du travail de tout installateur. Lors du choix des matériaux utilisés pour connecter des éléments d'installation tels que les équipements électriques et les équipements modulaires , plusieurs paramètres doivent être pris en compte :
- conductivité électrique,
- actuel,
- résistance, ou impédance,
- la taille du champ électrique,
- tension du courant circulant.
Lors du choix de câbles et de fils pour la modernisation ou la création d'une nouvelle installation électrique, il est essentiel de prendre en compte l'intensité du courant nécessaire au système. La conductivité est exprimée en Siemens (SI), et le nom lui-même vient d'un célèbre concepteur dont le principal domaine d'activité était l'ingénierie électrique : Werner Siemens.
La conductivité électrique comprend trois unités importantes : la longueur du conducteur, la section transversale de l'élément et le sigma, ou la conductivité spécifique du matériau.
Quelle est la relation entre la conductivité électrique et la résistance ?
La conductivité et la résistance électriques sont étroitement liées, mais sont des mesures opposées des propriétés électriques d'un matériau. La conductivité électrique mesure la capacité d'un matériau à conduire un courant électrique, tandis que la résistance électrique indique la force avec laquelle un matériau s'oppose à ce courant.
En pratique, un matériau à haute conductivité (comme le cuivre ou l'aluminium) présente une faible résistance, ce qui facilite la circulation du courant électrique. À l'inverse, les matériaux à haute résistance, comme les isolants (comme le caoutchouc), présentent une faible conductivité, ce qui entrave la circulation du courant électrique. Ils constituent donc des isolants parfaits pour les câbles d'installation .
En tant qu'installateur, vous devez savoir que la résistance d'un matériau donné dépend de ses propriétés spécifiques, comme le nombre d'électrons libres. Dans les conducteurs comme le cuivre, ces électrons peuvent circuler librement à travers le matériau sous l'influence d'un champ électrique , ce qui se traduit par une faible résistance et une conductivité élevée.
Qu’est-ce qui influence la conductivité électrique des matériaux ?
Plusieurs facteurs influencent la circulation de l'électricité dans un matériau donné. L'intensité de l'électricité elle-même n'est pas très importante. Ce qui compte, c'est la valeur de la résistance et de la conductance.
Les facteurs qui affectent la façon dont un matériau conduit l’électricité sont :
- Température – en pratique, un changement de température, par exemple du cuivre ou d’un liquide conducteur, peut affecter la façon dont la conductivité d’un matériau donné change.
- Niveau de contamination du conducteur – par exemple : l’argent oxydé est un pire conducteur que l’argent non terni.
- Champ électromagnétique – lorsqu’il est augmenté, le flux de courant peut être ralenti dans un matériau.
- Fréquence – le nombre de cycles d’oscillation effectués par un courant électrique alternatif par seconde (mesuré en Hertz).
Dans de nombreux matériaux, la conduction se fait par l'intermédiaire d'électrons de bande. Cependant, dans les électrolytes, le matériau transporte des ions entiers avec leur charge électrique nette.
Ainsi, les meilleurs conducteurs présentant d'excellentes valeurs de conductivité électrique sont l'argent, le cuivre, l'or, l'aluminium, le zinc, le nickel et le laiton. Il faut également garder à l'esprit que les conducteurs sont en mouvement constant, tandis que les semi-conducteurs sont en mouvement. Lorsqu'il s'agit d'électrolytes, on parle ici d'ions.