Pertes ohmiques et diélectriques

Pertes ohmiques

La circulation d'un courant électrique dans un conducteur, entraîne une déperdition d'une partie de l'énergie sous forme de chaleur. C'est ce qu'on appelle les pertes ohmiques ou pertes par effet Joule.

Pertes diélectriques

Lorsqu'un champ électrique , appliqué à un milieu diélectrique réel, est fonction du temps, il apparaît un déphasage entre l'induction et le champ .

L'explication au niveau microscopique est la suivante : les interactions entre molécules tendent à « freiner » la rotation des dipôles qui essayent de s'aligner sur le champ. De ce fait, la polarisation est généralement en retard sur le champ. La relation n'est plus applicable avec un ε réel.

Pour prendre en compte le déphasage entre l'induction et le champ (dans le cas de champs variables sinusoïdalement), on introduit alors une permittivité complexe : ε = ε'- j ε "

Si le champ électrique est une fonction harmonique du temps :

E(t) = E₀e^jωt

l'induction électrique devient donc :

D(t) = ε.E₀e^jωt = ( ε'- jε") E₀e^jωt

La puissance active dissipée dans un matériau diélectrique, appelée également pertes diélectriques par hystérésis, est caractérisée par la quantité : tan δ_h = ε"/ ε'

où δ_h est l'angle de pertes diélectriques par hystérésis.

Pertes totales

Dans un matériau réel (à la fois diélectrique et conducteur), l'application d'un champ électrique variable, engendre donc un courant de conduction ainsi qu'un courant de déplacement. Aux pertes diélectriques évoquées précédemment s'ajoutent donc des pertes ohmiques par effet Joule.

La puissance active dissipée dans un matériau réel, est alors caractérisée par la quantité :

tan δ = (σ+ω.ε")/(ω.ε') où δ est l'angle de pertes.