- Conductivité électrique
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Pour les articles homonymes, voir Conductibilité.La conductivité électrique est l'aptitude d'un matériau ou d'une solution à laisser les charges électriques se déplacer librement, autrement dit à permettre le passage du courant électrique.
Sommaire
Principe physique
La conductivité électrique est l'inverse de la résistivité. Elle correspond à la conductance d'une portion de matériau de 1 m de longueur et de 1 m2 de section.
Parmi les meilleurs conducteurs, il y a les métaux (comme le cuivre ou l'aluminium) pour lesquels les porteurs de charge sont les « électrons libres » et, les solutions d'électrolytes (ayant des ions en solution).
Pour ces dernières, la valeur de la conductivité dépend de la nature des ions présents dans la solution et de leurs concentrations. La conductivité d'une solution peut être mesurée à l'aide d'un conductimètre.Certains matériaux, comme les semi-conducteurs, ont une conductivité qui dépend d'autres conditions physiques, comme la température ou l'exposition à la lumière, etc. Ces propriétés sont de plus en plus mises à profit pour réaliser des capteurs.
Unité
S.m-1 (siemens par mètre)
Le plus souvent la mesure avec un conductimètre donne le résultat en mS.cm-1 (millisiemens par centimètre).
Attention : 1 mS.cm-1 = 0,1 S.m-1
Dimension : [σ] = I2T3L-3M-1
Utilisation Courante
Largement utilisée en chimie, son unité dans le Système international d'unités (SI) est le siemens par mètre (1 S/m = A2·s3·m-3·kg-1). C'est le rapport de la densité de courant par l'intensité du champ électrique. C'est l'inverse de celle de la résistivité.
Le symbole généralement utilisé pour désigner la conductivité est la lettre grecque sigma : σ.
Selon les matériaux, σ varie de 108 S·m-1 à 10-22 S·m-1.
Autres utilisations de la conductivité
Dans le domaine de l'électrostatique et de la magnétostatique, on utilise plus généralement la conductivité électrique
exprimée en (Ω.m)-1. L'unité de σ est homogène à celle de γ dans la mesure où le siemens est homogène à un Ω-1.La conductivité d'une solution aqueuse permet d'estimer sa charge en ions, elle s'exprime généralement en µS/cm.
Expression
La loi de Nernst-Einstein permet de calculer la conductivité en fonction d'autres paramètres fondamentaux du matériau :
où
- D est le coefficient de diffusion de l'espèce chargée considérée ;
- Z est le nombre de charges portées par l'espèce ;
- e est la charge élémentaire, soit 1,602×10-19 C ;
- C est la concentration de l'espèce ;
- kB est la constante de Boltzmann, soit environ 1,3806×10-23 J·K-1 ;
- T est la température absolue, exprimée en kelvins.
Voir aussi
Articles connexes
- Conductivité par variable range hopping
- Résistance électrique
- Électronique
- Électricité
- Conduction électrique dans les oxydes cristallins
- Semi-conducteur
- Loi de Nernst-Einstein
- Loi d'Ohm
- Supraconductivité
- Conductimétrie
Liens externes
- Une vidéo explicative sur la conductivité des solutions en chimie
- Résistivités (ou inverse de la conductivité) et coefficients de température des métaux et terres rares
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