Conductivité électrique
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La conductivité électrique est l'aptitude d'un matériau ou d'une solution à laisser les charges électriques se déplacer librement, donc à permettre le passage d'un courant électrique.
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Principe physique [modifier]
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 l'argent, le cuivre, l'or ou l'aluminium) pour lesquels les porteurs de charge sont les « électrons libres »;
- 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 [modifier]
Dans le SI la conductivité est mesurée en S.m-1 (siemens par mètre), mais le plus souvent la mesure avec un conductimètre donne le résultat en mS.cm-1 (millisiemens par centimètre)[1]
Utilisation courante [modifier]
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, qui varie selon les matériaux de 108 S·m-1 à 10-22 S·m-1.
Autres utilisations de la conductivité [modifier]
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 
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 [modifier]
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.
Notes et références [modifier]
- 1 mS.cm-1 = 0,1 S.m-1
