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DIÉLECTRIQUES

Électrostriction

L'électrostriction est un phénomène relatif à la déformation d'un milieu diélectrique non chargé causée par la présence d'un champ électrique.

Fluides isotropes

Dans les fluides isotropes, l'électrostriction tend à déplacer le matériau pour l'accumuler dans des zones de champ fort, y provoquant une surpression. Pour calculer cette surpression, il faut appliquer la méthode d'Helmholtz, qui consiste à écrire que le travail des forces de déformation est compensé par la variation d'énergie électrostatique.

Dans le cas particulier d'un fluide quasi incompressible de densité ρ et de permittivité ε, la méthode d'Helmholtz conduit à une expression simple de la surpression ▵p entre une zone où le champ est E et une zone équivalente, du point de vue hydrostatique, où le champ est nul :

Pour un fluide non polaire, on peut relier la permittivité κ à la densité ρ par la formule de Clausius-Mossotti établie plus haut :

où C est une constante :
Par différenciation, cette relation devient :
et, en combinant (30) et (31), on obtient :

Supposons, par exemple, κ = 2 (liquide non polaire). Dans ce cas, la pression (en newtons par mètre carré) est liée au champ (en volts par mètre) par la relation :

soit, en unités usuelles :

On voit que le champ doit être de l'ordre de 108 Vm-1 pour que la surpression d'électrostriction soit de l'ordre du bar. L'effet, variant comme le carré du champ E, est très petit en champ faible.

Cas des cristaux

Tous les cristaux présentent une électrostriction quadratique comme les fluides, à ceci près que le « cœfficient d'électrostriction », qui relie le carré de la polarisation à la déformation locale, n'est plus un scalaire, mais un tenseur du quatrième ordre.

Certains cristaux à symétrie axiale sont piézo-électriques (cf. piézo-électricité). Un champ électrique appliqué à un tel cristal le déforme, en raison de la réversibilité de l'effet piézo-électrique. Toutefois, il ne faut pas confondre cet effet linéaire avec l'électrostriction, qui est toujours quadratique.

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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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Classification

Pour citer cet article

Roland COELHO. DIÉLECTRIQUES [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Condensateur à anneau de garde - crédits : Encyclopædia Universalis France

Condensateur à anneau de garde

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Angle de pertes - crédits : Encyclopædia Universalis France

Angle de pertes

Encyclopædia Universalis France

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Encyclopædia Universalis France

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Autres références

  • DIPOLAIRES MOMENTS

    • Écrit par Jean BARRIOL
    • 4 731 mots
    • 8 médias
    La grandeur physique la plus directement gouvernée par la présence d'un moment moléculaire permanent est la constante diélectrique relative εr, ou permittivité relative, qui définit l'accroissement de la capacité d'un condensateur électrique lorsqu'on remplit de matière l'espace entre les armatures....

  • FERRO-ÉLECTRICITÉ

    • Écrit par Lucien GODEFROY
    • 2 836 mots
    • 3 médias

    Les corps ferro-électriques sont une classe de diélectriques solides, dont l'étude s'est développée depuis 1945. L'intérêt de ces matériaux n'est pas seulement théorique ; leur très grande constante diélectrique, leurs propriétés non linéaires, tant électriques qu'optiques, sont exploitées dans de...

  • HYPERFRÉQUENCES

    • Écrit par Louis DUSSON
    • 9 898 mots
    • 17 médias
    Une cavité est un milieu diélectrique fini, limité par une surface conductrice fermée et dans laquelle existe un champ électromagnétique.

  • LEYDE BOUTEILLE DE

    • Écrit par Universalis
    • 176 mots

    Condensateur électrique à diélectrique de verre, la bouteille de Leyde était, dans sa forme initiale, une fiole à moitié remplie d'eau dont l'ouverture était bouchée par un liège percé d'une tige métallique trempant dans l'eau. Pour charger la bouteille, l'extrémité libre de la tige était mise en...

  • Afficher les 8 références

Voir aussi

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