FORMULES de PHYSIQUE
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ETAT DIéLECTRIQUE
-état diélectrique
L'état diélectrique est le caractère d’un corps isolant (qui ne conduit pas les charges électriques)
Voici les grandeurs utilisées dans ce domaine -par ordre alphabétique- :
-CAPACITE LINEIQUE (qui est dite aussi Capacitance)
-CAPACITÉ LINÉIQUE SPATIALE ou Capacitance spatiale, ayant pour autre synonyme constante diélectrique (voir ce § ci-après)
-CHAMP D'EXCITATION EN MILIEU DIÉLECTRIQUE
Le champ d’excitation électrique D(C/m²sr) créé en milieu diélectrique par le E(champ électrique extérieur d’induction, en V/m) est :
D = ε.E + D1
ε(F/m-sr)= constante diélectrique
D1(C/m²sr)= excitation auto-créée dans le diélectrique, qui est égale à :
charge superficielle σ(C/m²) / susceptibilité χd(sr)
Le champ d’induction E qui crée le ci-dessus champ d’excitation D dans l’intérieur d’un diélectrique polarisé est nommé champ de Lorentz
-CONDENSATEUR appareil construit à base d'un composant diélectrique Voir ce chapître
-CONDUCTIVITÉ d'un DIÉLECTRIQUE Valeurs très faibles (10-6 à -16) S/m
-CONSTANTE DIÉLECTRIQUE (ou capacité linéique spatiale)
C’est l’inverse de l’inductivité (qui, pour le vide, est la caractéristique fondamentale du milieu électromagnétique)
Equation aux dimensions structurelles : L -3.M -1.T 4.I 2.A -1
Symbole de désignation : ε Unité S.I.+ : F/m-sr
Permittivité est le nom de la présente constante diélectrique, pour le cas spécial du vide.
-CONSTANTE DIÉLECTRIQUE RELATIVE (εr) -appelée aussi "permittivité relative"
C’est un coefficient de référence, où une constante diélectrique est comparée à la permittivité du vide, prise comme base
εr = ε / ε0 où ε (F/m-sr)= constante diélectrique du matériau et ε0(F/m-sr) = permittivité du vide (8,854187817.10-12 F/ m)
-valeurs pratiques de quelques constantes diélectriques relatives εr
Air(1,006)--Isolants usuels(2 à 4)--Bois(3 à 5)--Roches(3 à 9)--Verre(4 à 6)-- Céramique(7)--Oxyde de fer(14)--Silicium(12)--Germanium(16)--Eau (80)
-DÉPLACEMENT DANS un DIÉLECTRIQUE
Equation aux dimensions : L -2.T .I .A -1 Symbole de désignation : D
Unité S.I.+ : F/m-sr
Dans un diélectrique le déplacement est
D = ε0.E + σ ε0(F/m-sr ) est la permittivité du vide
E(V/m)= champ électrique d'induction
σ(S/m)= polarisation
Si E est faible, la formule devient D = ε.εr E où εr est la permitivité relative
-DIÉLECTRIQUES GAZEUX et LIQUIDES
Ols sont régis par l'ÉQUATION ci-après, dite de CLAUSIUS-MOSSETTI)
εr est la permittivité relative du corps
g* est la polarisabilité (F-m²)
V est le volume(m3)
χd est la susceptibilité(sr)
-EFFET PIÉZOÉLECTRIQUE
C'est la propriété d’un diélectrique qui se polarise sous contrainte mécanique (l’inverse existe aussi: c’est à dire que certains corps diélectriques se déforment sous l’action d’un champ électrique externe)
Les corps piézoélectriques d’usage industriel sont le quartz, des tartrates et des titanates
-EMPILAGE de MATÉRIAUX DIÉLECTRIQUES DIFFÉRENTS (
La relaxation (retour à l’équilibre) après application d'un voltage alternatif, répond à l'équation de l'effet Maxwell-Wagner
YA = f.C = ε / l.Ω
où YA(S)= admittance, f(Hz)= fréquence, C(F)= capacité, l(m)= épaisseur des diélectriques
ε(F/m-sr)= constante diélectrique et Ω(sr)= angle solide
-FACTEUR de MÉRITE (DIÉLECTRIQUE)
Equation aux dimensions : I-2 Symbole de désignation : F ’m Unité S.I.+ : A-2
F’m = L / 2[C.U²]
où L(H)= inductance et 2[C.U²] (J)= énergie maximale du condensateur
-IMPÉDANCE DIÉLECTRIQUE (de milieu)
Dans le cas d’un diélectrique parfait (Ex le vide, d'impédance Zm = 120 Ω-sr
soit # 30 Ω -spat si système d’unités rationalisées)
Zm = ζ’ / c = 1 / c.ε où Zm(Ω-sr)= impédance de milieu
ou Zm = (μ / ε)1/2 ζ’(m-sr/F)= inductivité du milieu et ε(F/m-sr)= permittivité
c(m/s)= constante d'Einstein(2,99792458 .108 m/s)
et μ(N-A-2)= perméabilité magnétique
-PERMÉANCE DIÉLECTRIQUE Voir ce chapitre
-PERTES DANS UN DIÉLECTRIQUE
Il s’agit de la dissipation calorifique d’une partie de l’énergie donnée par le champ d'induction
E = E².g*
avec E(J)= énergie perdue (effet Joule et relaxation)
E(V/m)= champ d’induction électrique
g*(F-m²)= polarisabilité
-POLARISATION s d'un DIÉLECTRIQUE Voir chapitre Polarisation
La paraélectricité est la propriété des diélectriques qui n’ont pas de polarisation spontanée (ils peuvent toutefois se polariser sous influence d’un champ électrique externe ou bien sous le coup d’une température plus froide) Cette température de leur possible polarisation est dite température de transition ferroélectrique.
La facilité de leur polarisation est définie par leur constante diélectrique.
-RELAXATION DIÉLECTRIQUE Voir relaxation
-RÉLUCTANCE DIÉLECTRIQUE (r' ) Voir chapître Réluctance
-RIGIDITÉ DIÉLECTRIQUEcas particulier de champ d’induction (ci-dessus)
-SUSCEPTIBILITÉ DIÉLECTRIQUE cd (exprimée en stéradians) voir chapître spécial