DIÉLECTRIQUES

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Effet Maxwell-Wagner

L'effet Maxwell-Wagner est la relaxation associée à un empilage de deux ou plusieurs feuilles de matériaux diélectriques de natures différentes.

Les paramètres caractéristiques d'un empilage de deux feuilles et le circuit équivalent (par unité de surface) sont représentés sur la figure.

Condensateur de Maxwell-Wagner

Condensateur de Maxwell-Wagner

Diaporama

Condensateur de Maxwell-Wagner (a) et circuit équivalent (b) 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Si la tension appliquée V est sinusoïdale, de pulsation ω, la permittivité équivalente du système est reliée à son admittance complexe par unité de surface par la relation :

C0 est la capacité géométrique par unité de surface (C0 = ε0/d). L'admittance complexe du système est ici :
avec :

On peut mettre ̱κ sous la forme :

avec :
et :

Les deux premiers termes de (39) représentent une relaxation dipolaire du type de celle de Debye. Le terme additionnel imaginaire 1/jωτ0 introduit une déviation par rapport au demi-cercle de Cole et Cole.

Condensateur de Maxwell-Wagner : diagramme

Condensateur de Maxwell-Wagner : diagramme

Dessin

Diagramme représentatif de ?* pour un condensateur de Maxwell-Wagner. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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On peut montrer facilement que la différence (κs − κ) est proportionnelle à (τ1 − τ2)2. Il en résulte que si les matériaux 1 et 2 ont le même temps de relaxation diélectrique τ1 = τ2 = τ, on a aussi κs = κr = κ = τ/τ0, de sorte que la relation (39) se réduit à :

et le diagramme κ″ (κ′) consiste en une demi-droite d'abscisse κ.

Un autre cas particulier, d'une grande importance pratique, est celui où l'un des matériaux constituants est parfaitement isolant. Si, par exemple, σ1 est nul, on a τ1 = τ0 = ∞, et le troisième terme de (39) disparaît. Cette relation devient alors une relation de Debye, et le diagramme correspondant se réduit au demi-cercle de Cole et Cole, ce qui est d'ailleurs prévisible, puisque le circuit équivalent est, dans ce cas, un circuit de relaxation pure.

La théorie de la relaxation de la polarisation interfaciale a été étendue par Wagner au cas d'une dispersion de sphérules d'un matériau dans un autre matériau, isolant et homogène. Le calcul montre qu'on a encore une relation de Debye, dont le temps de relaxation dépend, bien entendu, des permittivités des deux matériaux, et de la conductivité du matériau dispersé.

La généralisation a même été poussée par Sillars au cas où les particules dispersées sont des sphéroïdes [...]


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Condensateur à anneau de garde

Condensateur à anneau de garde
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Angle de pertes

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Circuit équivalent

Circuit équivalent
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Écrit par :

  • : Maître de recherche au C.N.R.S., professeur à l'Ecole supérieure d'électri-cité.

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Pour citer l’article

Roland COELHO, « DIÉLECTRIQUES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/dielectriques/