Fil électrique
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2008-07-13T22:55:05Z
VolkovBot
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robot Ajoute: [[de:Elektroinstallation]]
{{Homonyme|Fil}}
[[Image:Symbole_fil_electrique.png|right|thumbnail|100px|Représentation symbolique d'un fil électrique dans un circuit]]
Un '''fil électrique''', ou '''câble électrique''', est le composant électrotechnique servant au transport de l'[[électricité]], afin de transmettre de l'[[énergie]] ou de l'[[information]]. Il est constitué d'un [[matériau]] [[Conductivité électrique|conducteur]], mono-brin ou multi-brin, souvent entouré d'une [[Isolant électrique|enveloppe isolante]] (plastique, [[Teflon|téflon]], etc.)
Suivant sa taille, il peut être employé pour transmettre des [[Signal électrique|signaux électriques]], ou de l'[[Réseau électrique|énergie électrique]]. Les matériaux utilisés présentent des caractéristiques intéressantes en ce qui concerne la [[résistance électrique]], le [[poids]], la tenue [[mécanique]], le [[coût]].
[[Image:Stranded lamp wire.jpg|right|220px|thumb|Câble électrique multi-brin isolé]]
== Théorie ==
=== Ligne de transmission ===
{{article détaillé|Ligne de transmission}}
La ligne de transmission est une notion théorique très importante dans le domaine des télécommunications, elle décrit l'influence d'un conducteur électrique dans la transmission de signaux à haute fréquence.
== Matériaux utilisés ==
===Cuivre===
{{article détaillé|Cuivre}}
''Bonne conductivité, métal malléable.''
* '''Fil cylindrique '''
** Le cuivre est le métal le plus utilisé pour faire des fils et câbles électriques, car il a une excellente [[conductivité]] électrique. On l'utilise soit en fil de section cylindrique mono-brin ''(rigide)'', soit en section toujours cylindrique mais multi-brins ou ''(souple)''. Pour le rendre plus souple, il est utilisé en [[alliage]] avec d'autres [[métal|métaux]].
** Le fil de cuivre est protégé soit :
*** par une pellicule de vernis, quand on l'utilise pour la fabrication des [[enroulement|bobinage]], [[transformateur électrique|transformateur]], [[électroaimant]] ;
*** par une couche de [[matière plastique|plastique]] colorée, dans la majorité des autres cas.
*** Ces protections assurent l'isolation tout en conservant les propriétés d'adaptation de forme du fil.
*** Autrefois on utilisait une tresse de [[coton]], du [[Caoutchouc (matériau)|caoutchouc]] et, parfois du [[papier]] pour l'isolation des fils, ces techniques ont disparues pour des raisons de sécurité et de coût.
** Le fil de cuivre isolé est souvent torsadé en un [[Câble électrique|câble]], comportant de deux à plusieurs centaines de fils. Ces câbles sont parfois munis (entourés) d'un ou plusieurs [[blindage]] faits d'une [[feuille]] d'aluminium et/ou d'une [[tresse]] de cuivre. Dans certains cas, on [[arme]] le câble avec une ou plusieurs feuilles ([[feuillard]]) d'[[acier]], afin qu'il puisse résister à des conditions mécaniques extrêmes : câbles en sous sol, câbles sous-marins.
* '''Barre'''
** Pour la distribution de grands [[courant électrique|courants]], dans les [[installation électrique industrielle|installations industrielles]] et les armoires de distribution électrique, on utilise le cuivre en [[barre]]s plates. Ces barres ([[jeu de barre|jeux de barres]]) sont utilisées à la place de câbles pour une raison de coût, mais aussi de facilité de connexion et de rigidité.
** Il est plus simple de concevoir et de réaliser une bonne connexion entre deux conducteurs plats, qu'entre un câble cylindrique et un trou rectangulaire.
** De plus le jeu de barres solidarise l'ensemble des divers [[appareil]]lages qui lui sont reliés, prévenant ainsi un éventuel défaut de fixation dû aux vibrations et contraintes thermiques.
** Ces jeux de barres sont installés exclusivement, dans des endroits d'accès réservés aux [[électricien]]s. Elles sont rarement isolés, seules des balisages et des protections translucides, imposées depuis les [[années 1980]], préviennent d'éventuels accidents d'[[électrisation]].
* '''Piste''' en cuivre sur support d'[[époxy]] ou de [[bakélite]], utilisé dans les applications [[électronique]] mettant en jeux des courants électriques plutôt faibles.
===Aluminium===
{{article détaillé|Aluminium}}
''Bonne conductivité, métal léger, moyennement malléable.''
* L'aluminium est souvent utilisé dans le transport d'électricité de grande puissance lorsque la section du câble et sa longueur élimine le cuivre, à cause de sa masse spécifique plus élevée. Il est quasiment exclusivement utilisé en âmes à brins multiples, du fait des sections en jeux et de sa relative rigidité. Sa relative facilité de casse lors de torsions et de manipulations le rend indésirable en milieu domestique.
* Il est utilisé à la place du cuivre dès que la contrainte poids devient importante : [[aéronautique]], conquête spatiale, etc.
===Acier===
[[Image:Tram Wenen.jpg|thumb|Tramway à caténaire]]
[[Image:Top contact pickup shoe.jpg|thumb|Motrice de métro avec son rail de traction]]
{{article détaillé|Acier}}
''Moyenne conductivité, grande résistance à l'étirement, lourd et peu malléable.''
* L'acier est utilisé, en général, comme support des câbles en aluminium ou en cuivre dans les câbles décrivant de grandes portées, afin d'assurer une résistance à la traction que l’''aluminium'' ou le ''cuivre'' seraient incapables de supporter sans allongement excessif et rupture.
* De façon plus spécifique, l'acier est également utilisé pour le transport de l'énergie dans le milieu [[ferroviaire]]. Une [[polarité]] est acheminée par la [[caténaire]], l’autre polarité utilise comme support les [[rail]]s de roulements en acier. Dans le cas particulier du [[métro]], la polarité positive est distribuée via un « [[Troisième rail|rail de traction]] » également en acier.
===Argent===
{{article détaillé|Argent (métal){{!}}Argent}}
''Excellente conductivité, métal précieux.''
* L'argent est utilisé pour diminuer la résistance de contact, dans les systèmes de [[connexion]]s et, les systèmes de [[commutation]]s comme les contacts des relais. Il nécessite toutefois un système de nettoyage, généralement automatique, pour éviter que l'[[oxydation]] de surface compromette sa bonne conductivité électrique.
* Il est utilisé dans certains fils, en alliage avec le cuivre pour assurer une bonne souplesse au fil.
* Il peut aussi être mélangé à l'or qui lui assure une meilleure souplesse et une meilleure conductivité tout en baissant le prix du fil d'or. Ceci utilisé en robotique par exemple pour effectuer des connexions de très grande précision.
===Or===
{{article détaillé|Or}}
''Excellente conductivité, inoxydable, métal précieux.''
* L'or est utilisé avec parcimonie, en couche très mince déposée par électrolyse (un ''flash''), dans les systèmes électriques et, nettement plus en [[électronique]].
* Comme l'argent, il est utilisé pour réaliser la liaison la plus parfaite possible entre deux conducteurs indépendants : les contacts des cartes électroniques enfichables et les lamelles de contacts des connecteurs associés, les pastilles de contacts et les fils de liaisons internes des circuits intégrés.
=== Les isolants ===
{{Article détaillé|Isolant électrique}}
* [[Polyéthylène]]
* Polyéthylène-chlorosulfoné (Hypalon)
* Caoutchouc silicone
* EPR (Ethylène-Propylène Rubber), largement utilisé pour les câbles faible et moyenne tension en environnement difficile<Ref>{{en}}[http://www.ims.uconn.edu/~eprcable/Ref20.pdf Consortium des câbles EPR - historique du diélectrique EPR]{{pdf}}</Ref>.
* PRC (Polyéthylène Réticulé Chimiquement)
* Polychloroprène
* [[Polychlorure de vinyle|PVC]]
* Isolant minéral
* Isolant SH (sans halogène)réticulé
* Gaine SH (sans halogène) réticulée
* Gaine SH (sans halogène) réticulée pour câble souple
* Gaine SH thermoplastique
* Isolant SH thermoplastique
* [[Plomb]]
* Armure feuillards ou fils d’acier.
===Alliages===
====Almelec====
Alliage d'[[aluminium]], de [[magnésium]] et de [[silicium]]. Il est principalement utilisé pour la réalisation des lignes aériennes. Sa résistivité (32,5 . 10 <sup>-9</sup> Ω.m) est environ le double de celle du cuivre, mais ses caractéristiques mécaniques lui permettent de résister aux contraintes liées à l'environnement ([[vent]], [[gel]], [[neige]], variations de [[température]]).
====Constantan====
{{article détaillé|Constantan}}
Alliage de [[cuivre]] et de [[nickel]] dont la résistivité est quasiment indépendante de la température. Il est utilisé pour la réalisation de certains [[capteur]]s de [[température]] et capteurs de courant appelés shunts électriques.
=== Supraconductivité ===
==== Bismuth ====
{{article détaillé|Bismuth}}
Ce matériau a la caractéristique de devenir [[supraconducteur]] vers -200°C, ce qui le rend intéressant pour une transmission d'énergie électrique en étant refroidi à l'[[hélium]] ou à l'[[azote]] liquides.
== Applications ==
Le fil électrique est un composant encore très largement utilisé dans la plupart des applications dans les domaines de l'électricité, de l'électronique, de l'électrotechnique. Il est notamment le constituant principal de certaines cartes électroniques prototypes ([[Wrapper (électronique)|technologie de wrapping]]).
Il a tendance à être concurrencé par les technologies "sans fil" : télécommunications ([[Téléphone mobile|téléphonie]]), réseaux informatiques ([[réseau sans fil]]), [[transmission d'énergie électrique sans fil]] (courte et longue distances).
== Références ==
<references/>
== Voir aussi ==
* [[Ligne de transmission]]
* [[American Wire Gauge]]
* [[Ligne à haute tension]]
{{Portail électricité et électronique}}
[[Catégorie:Câble électrique|*]]
[[da:Elektrisk ledning]]
[[de:Elektroinstallation]]
[[en:Electrical wiring]]
[[sv:Koppartråd]]