diélectrique (état)

L'état diélectrique est le caractère d’un corps isolant (qui ne conduit pas les charges électriques)

Les grandeurs utilisées dans ce domaine sont -par ordre alphabétique-:

-CAPACITÉ, ainsi que capacité linéique voir au chapître correspondant

-CAPACITÉ LINÉIQUE SPATIALE qui a pour 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 basé sur 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 (ÉQUATION de CLAUSIUS-MOSSETTI)

dε  / (g*/χd V ) = (εr - 1).(εr + 2) / 3

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 (EFFET MAXWELL-WAGNER)

La relaxation (retour à l’équilibre) après application d'un voltage alternatif, répond à :

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 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 

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

-RELAXATION DIÉLECTRIQUE   Voir relaxation

-RÉLUCTANCE DIÉLECTRIQUE (r' ) Voir chapître Réluctance

-RIGIDITÉ DIÉLECTRIQUE cas particulier de champ d’induction (ci-dessus)

-SUSCEPTIBILITÉ DIÉLECTRIQUE   χd  (exprimée en stéradians) voir chapître spécial