La conductibilité électrique et ses facteurs de variation

La conductibilité est la propriété que possèdent les corps de transmettre la chaleur (conductibilité thermique), l'électricité (conductibilité électrique) ou certaines vibrations.

Les substances qui ont une conductibilité élevée sont appelées conducteurs. La propagation de la chaleur ou de l’électricité dans ces milieux s’y fait aisément. On trouve les métaux et l’eau salée dans cette catégorie.

À l’inverse, les substances qui ont une conductibilité faible sont appelées isolants. La propagation de la chaleur ou de l’électricité dans ces milieux n’est pas possible ou bien s’y fait très difficilement. On trouve les céramiques et l’eau pure dans cette catégorie.

La conductibilité électrique correspond à la conductance d'une portion de matériau de 1 m de longueur et de 1 m2 de section. Les métaux, comme le cuivre ou l’aluminium, et les solutions d’électrolytes sont parmi les meilleurs conducteurs électriques.

Quatre facteurs peuvent influencer la conductibilité électrique.

La nature du matériau 

Il y a certains matériaux qui sont de meilleurs conducteurs que d’autres. La conductibilité sera plus grande pour les matériaux qui sont de bons conducteurs. Les métaux et les solutions en sont de bons exemples.

Le diamètre du fil

Plus le diamètre d'un fil est grand, plus la conductibilité du fil sera grande.

Attention, plus le calibre du fil (numéro pour identifier un fil) est petit et plus son diamètre est grand; sa conductibilité est alors meilleure.

La longueur du fil

Plus le fil est court, meilleure sera sa conductibilité.

La température du fil 

Pour la plupart des matériaux (à l’exception des semi-conducteurs) plus la température est basse, plus la conductibilité est bonne.

Supraconductivité

La supraconductivité est un phénomène caractérisé par l'absence de résistance électrique à l'intérieur de certains matériaux dits supraconducteurs. Ce phénomène se produit pour certaines substances à des températures très basses, proches du zéro absolu (-273,15 °C). La conductibilité électrique de ces substances est alors infinie.

Conductibilité thermique

Des métaux comme l'or, l'argent et le cuivre ont une conductibilité thermique importante, car ils conduisent facilement la chaleur. Ils sont de bons conducteurs thermiques.

Par contre, des matériaux comme le verre et l'amiante ont une conductibilité thermique beaucoup plus faible. Ils sont de bons isolants thermiques.



C’est par conduction que le transfert de chaleur s’effectue à travers un solide opaque. Si on chauffe l’extrémité d’une barre métallique, la chaleur se propagera jusqu’à l’autre extrémité. L’autre extrémité se réchauffera elle aussi.

C'est le mouvement des électrons libres qui expliquerait ce transfert de chaleur. Voilà pourquoi les bons conducteurs de chaleur sont en général de bons conducteurs électriques.

La conductivité thermique représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et par une unité de temps sous un gradient de température de 1 degré par mètre. On exprime la conductivité thermique en watts par mètre par Kelvin, (W·m-1·K-1).

Les exercices

Les références

La supraconductivité

Supraconductivité – Université de Sherbrooke

Conducteurs ou isolants – petite expérience


  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse