Décharges électriques

[invite25acea8a]

Bonjour,

je m'intéresse aujourd'hui aux décharges électriques entre deux électrodes séparées par un isolant. Je comprends tout à fait que la tension-seuil soit proportionnelle à l'écart entre les électrodes. Le problème se situe plutôt le principe même : pourquoi les porteurs de charge qui ne pouvaient que s'amasser sur chacune des électrodes arrivent-ils à traverser un isolant que quand les charges génèrent la fameuse tension ? pourquoi pas avant ? pourquoi d'une manière aussi soudaine et ponctuelle ?

Merci
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[invite85dfba75]

Je pense que la matière conduit plus ou moins bien le courant électrique, n'est isolant que ce qui arrive à isoler la différence de potentiel entre deux bornes pour une tension donnée "limite" j'imagine ... En gros si tu a une très grande tension entre deux bornes, il te faudra un isolant plus performant .. Enfin j'imagine , donc à confirmer ..

[invite3d779cae]

En fait isolant et conducteur sont des termes grossiers, car en réalité tous corps est conducteur (ou isolant).

On va prendre comme exemple l'eau, on sait tous qu'il ne faut pas se baigner avec un grille pain ... Mais l'eau n'est pas un conducteur comme un métal, il serait plus juste de la qualifier de "mauvais isolant".

Quand il y a un orage, on dit que l'air devient conducteur sous une certaine tension, mais il faudrait dire : "mauvais conducteur".

Il n'y a pas de limite précise entre ce qu'on appel un conducteur et un isolant. La probabilité pour qu'un électron d'un atome se retrouve sur l'atome voisin n'est pas nulle même en l'absence de tension. Seulement si on applique un champ électrique, on va avoir tendance a pousser les électrons et augmenter ainsi leur chance de se retrouver sur l'atome voisin. Plus les électrons vont être sollicités par les liaisons plus cela sera difficile de les trouver ailleurs, mais pas impossible.

On en conclue donc qu'a partir du moment ou on applique un champ électrique sur un matériaux il y a établissement d'un courant. En supposant que U=RI est valable même pour des résistances immense, on voit bien que I ne sera nulle que quand R sera infini.

[invite786a6ab6]

Je crois bien que même un isolant parfait à une limites (rigidité diélectrique) au delà de laquelle il y a "claquage". Ce claquage correspond à une ionisation du matériaux sous l'effet d'un champs électrique trop intense. Ca peut aussi être les électrons des électrodes qui parviennent à s'arracher du métal et à traverser l'isolant. C'est ce qui se passe pour une décharge dans le vide car là, il n'y a pas d'isolant "matériel" ; le vide est le meilleur isolant (au moins 25 kV/mm), mais même là il y a des limites.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Le claquage se produit quand un électron arrive à gagner, entre deux collisions avec les atomes du réseau, assez d'énergie pour ioniser un atome, ou pour faire monter un électron à la bande de conduction la plus proche (ce qui coûte moins cher). Pour ceci il faut que le champ électrique soit suffisamment grand.
Une fois qu'un électron a fait monter un autre à la bande la conduction, la réaction en chaîne se produit. Maintenant les deux électrons produiront deux nouveaux et ainsi de suite. De plus, la zone avec des électrons est plus conductrice, ce qui fait augmenter le champ électrique de chaque côté de la zone.

Maintenant, d'ou vient le premier électron? Un peu de partout. Vous avez des électrons qui montent d'eux mêmes à la bande de conduction parce que l'occupation des états d'énergie est une affaire de statistiques et quand vous avez 10^28/m3 électrons dans la bande de valence (non disponibles pour la conduction), il y a toujours quelques uns qui ont assez d'énergie pour monter à la bande de conduction. C'est pour cela que dans les post précédents on vous a dit que tous les isolants sont un peu conducteurs.

Et si cela ne suffisait pas, vous avez toujours les rayons cosmiques qui nous traversent en permanence et qui ionisent des atomes dans tous les matériaux.

Mais tout ceci n'est pas si simple. Prenez l'air. On dit que le champ disruptif pour l'air est de 1 MV/m soit 1 kV/mm soit 100 volts par dixième de millimètre. Vous pouvez faire l'essai: espacez deux conducteurs de 0,1 mm. Vous pouvez brancher le secteur dessus (en série avec une ampoule), et il n'y aura pas d'étincelle.
Au revoir.