DIÉLECTRIQUES

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Condensateur à anneau de garde

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Circuit équivalent

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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 :

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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Pour citer l’article

Roland COELHO, « DIÉLECTRIQUES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 janvier 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/dielectriques/