Bonsoir,
J'ai une petite question : qu'est ce qui fait qu'un matériau conduit mieux le courant qu'un autre. Pourquoi est ce que les métaux laissent mieux passer les charges électriques que le corps humain ou l'eau salée ? Et est ce que des courants de Foucault peuvent s'établir dans de l'eau salée?
Merci !
En fait c'est bon, il faut que j'aille voir du côté de la conductivité!
Salut,
Les courants de Foucault sont du "chauffage à induction", et concernent les conducteurs à électrons libres (les métaux donc a priori): pas l'eau, qui est un conducteur ionique.
Tout le monde sait que les orbitales des électrons de l'atome sont quantifiées en énergie. Deux fermions [comme les électrons] ne peuvent par ailleurs occuper le même état quantique quand ils sont en interaction [principe de Pauli] : il en résulte que dans un solide, les niveaux quantiques dégénèrent en bandes d'énergie, qui sont des couches de niveaux permis.
Entre ces bandes, il y a des lacunes, ou il ne peut pas y avoir d'électrons : ce sont les bandes interdtesi.
Les électrons, en tant que fermions, obéissent à la statistique de Fermi-Dirac : à très basses températures [théoriquement, 0 K] les énergie de tous ces porteurs sont inférieurs à une énergie appelée 'niveau de Fermi', qui correspond macroscopiquement au potentiel électrochimique des électrons dans le solide.
Même aux températures élevées, peu d'électrons dépassent notablement le niveau de Fermi, et ces électrons sont alors libres de se déplacer comme des électrons libres dans la matière [on parle de nuage d'électrons libres dans un métal]
♦ Quand le niveau de Fermi se trouve dans une bande d'énergie permise, les électrons juste sous le niveau de Fermi passent de façon continue au dessus si on applique un champ électrique : il n'y a pas d'énergie d'activation requise pour qu'ils conduisent : le solide est alors un conducteur, le plus souvent un métal.
♦ Quand le niveau de Fermi se trouve dans une bande interdite, la bande en dessous s'appelle la 'bande de valence' : les électrons y sont liés dans des liaisons chimiques aux noyaux ; la bande située au dessus s'appelle la 'bande de conduction' : les électrons qui y parviennent y sont libres de se déplacer, comme dans un conducteur.
Le saut énergétique nécessaire pour passer d'une bande à l'autre s'appeler 'gap', ou énergie d'activation …
→ si ce gap est "assez étroit", on a affaire à un semi-conducteur,
→ si ce gap est "important", c'est un isolant.
Mais la notion est floue, car elle dépend de la température, de la pureté, de la configuration [massive ou en couche minces], etc …
Le diamant est un isolant, ou un semi-conducteur …
Cela est surtout valable pour les solides cristallins, les modèles s'appliquant aux amorphes étant autres, mais une "bande interdite" ou "énergie d'activation" intervenant toujours pour le semi-conducteur.
@+
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