CONDUCTIVITÉ ou CONDUCTIBILITÉ, physique

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Grandeur physique caractérisant la propagation, dans un milieu matériel, d'un flux d'électrons (conductivité électrique), d'un flux de chaleur (conductivité thermique) ou d'une perturbation mécanique (conductivité acoustique). Les milieux dans lesquels la propagation est aisée sont dits conducteurs ; ceux dans lesquels elle n'est pas possible (ou difficile, ou très lente) sont dits isolants.

La conductivité électrique σ et la conductivité thermique κ sont des constantes spécifiques de tout corps homogène, définies par les relations i = σE (avec grad T = 0) et q = —κ grad T (avec i = 0), où i est la densité du courant électrique, q la densité du courant thermique, E le champ électrique et T la température absolue. Les restrictions grad T = 0 pour σ et i = 0 pour κ découlent du fait que, si les porteurs d'électricité et de chaleur sont les mêmes et si l'on a simultanément E ≠ 0 et grad T ≠ 0, i et q sont liés par les relations de la thermodynamique des processus irréversibles. Ces restrictions ne sont pas symétriques (les restrictions symétriques seraient grad T = 0 pour σ et E = 0 pour κ), le rôle de i = 0 étant d'éliminer le transport thermique par convection. Il faut, en outre, déduire de i le courant électrique par diffusion, dû à la non-uniformité de la concentration des porteurs, et de q le courant thermique par rayonnement. En général (dans les corps anisotropes, à l'exception du système cubique), σ et κ sont des tenseurs symétriques du second ordre.

Les conductivités σ et κ ne sont de véritables constantes spécifiques du corps considéré que si elles ne dépendent pas, respectivement, de E (loi d'Ohm) et de grad T (loi de Fourier). Le régime ohmique est pratiquement toujours réalisé dans les métaux et les électrolytes. Il ne l'est pas, pour des champs E suffisamment forts, dans les gaz et les solides non métalliques, ce qui donne naissance aux phénomènes de saturation, électrons « chauds », rupture diélectrique, etc. Même lorsque les con [...]

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Pour citer l’article

Viorel SERGIESCO, « CONDUCTIVITÉ ou CONDUCTIBILITÉ, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/conductivite-conductibilite/