L'équilibre électrostatique des conducteurs

Le comportement des conducteurs à l'équilibre débouche (entre autres) sur la notion de condensateur, système possédant de nombreuses applications .

modèles utilisés

On peut utiliser un modèle relativement général pour les conducteurs

ou le modèle des conducteurs ohmiques.

définition

La grandeur descriptive étant la densité de courant. La définition d'un conducteur à l'équilibre portera sur cette grandeur. Il y a équilibre si:

en tout point du conducteur.

Cela paraît tout à fait naturel.
 La mesure de cet équilibre passerait par la vérification de la nullité de l'intensité électrique à travers une surface quelconque, ce qui semble difficilement réalisable. On peut mesurer des effets indirects thermiques ou magnétiques crées par ces courants.
Mais , là encore, il ne faut pas confondre une définition portant sur un modèle et une réalité. On ne peut pas observer un conducteur à l'équilibre dans aucune expérience, par contre on peut utiliser le modèle du conducteur à l'équilibre pour décrire des comportements d'objets réels se rapprochant de ce modèle.
par exemple, il peut être utilisé pour décrire certaines propriétés des objets  métalliques soumis à des champs électriques dépendants du temps.

Ce modèle donnant de bon résultats, le modèle du conducteur parfait a été développé.
Il permet d'obtenir les propriétés des conducteurs à l'équilibre pour des régimes dépendant du temps. Cela est plus satisfaisant (apaisant) pour l'esprit.

propriétés

Une première conséquence, souvent prise à tort pour une définition est:

à l'intérieur du conducteur.

Cela entraîne la nullité de la densité volumique de charge et la constance du potentiel dans le conducteur.


Si un conducteur à l'équilibre est chargé, il l'est à sa surface.

De la forme locale surfacique des équations de l'électrostatique on déduit le théorème de Coulomb, qui donne le champ à la surface du conducteur à l'équilibre, coté extérieur:

Un aspect important des conducteurs à l'équilibre est le phénomène d'influence.
Il débouche sur la notion de condensateur.

Modèles complémentaire

Les modèles précédents s'appliquent très bien aux conducteurs métalliques qui sont de très bons conducteurs. Pour les semi-conducteurs, les plasma et les solution électrolytiques un autre modèle peut être envisagé. qui fait apparaître une longueur caractéristique, la longueur d'écran ou longueur de Debye, qui représente l'épaisseur de la couche chargée à la surface des conducteurs à l'équilibre.
Pour les conducteurs métalliques, cette longueur est trop petite pour être envisagée comme décrivant une réalité expérimentalement mesurable. Ce qui justifie, pour eux, la répartition surfacique de charge.