cours materiaux

Nom et Prénom: BENHAMIDA Mohammed Date:19 /11/2024
Siradj Eddine
Spécialité : Electricité Industrielle Chapitre :I(Technologie des matériaux)
Module : Technologie des matériaux et des composants N°de leçon : 01
Semestre : 01
LES TYPES DE MATERIAUX
1- Introduction
Les métaux et leurs alliages ont toujours joué un rôle primordial dans le
développement de nos sociétés et ont largement contribué à la résolution
de problèmes incontournables. Les matériaux solides sont repartis en
groupes : les métaux, les céramiques et les polymères. Une telle
répartition repose essentiellement sur la structure atomique et la
composition chimique de ces solides. La plupart des matériaux
appartiennent à l’un de ces groupes, mais il existe aussi des matériaux dits
intermédiaires. En outre, il existe autre type de matériaux synthétiques :
les composites, les semiconducteurs et les biomatériaux. Un matériau
désigne toute matière utilisée pour réaliser un objet au sens large. Ce
dernier est souvent une pièce d'un ensemble (mécanisme).
Définition :
Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme
façonne pour en faire des objets. On distingue quatre grandes familles de
matériaux :

Types de matériaux :
1-les matériaux conducteurs :
Définition :
En électrotechnique, un matériau est dit conducteur, s’il permet le passage
du courant électrique. C’est un matériau qui à une faible résistivité
électrique noté  [/m] qui est l’inverse de la conductivité électrique
notée [simens].
Caractéristiques :
 Les matériaux conducteur ont une haute conductivité ce, qui
signifie qu’ils permettent aux charges électriques de circuler
facilement.
 Les matériaux conducteurs possèdent des électrons libres qui
peuvent se déplacer librement à travers les matériaux. Ce qui
facilite le transport du courant.
 Les matériaux conducteurs ont une faible résistance électrique, ce
qu’ils génèrent peu de chaleur lorsqu’un courant les traverse.
 La conductivité des matériaux conducteurs peut varier avec la
température. En général, la conductivité des matériaux conducteurs
diminue avec l’augmentation de la température.
 Les matériaux conducteurs peuvent aussi absorber de l’énergie sous
certaines conditions, entrainant une disparition d’énergie sous
forme de chaleur (effet joule)
 Les bonnes conducteurs comme le cuivre sont souvent ductiles ce
qui signifie qu’ils peuvent être étirés, pliés ou façonnées sans se
briser.
 Certains matériaux conducteurs peuvent également avoir des
propriétés magnétiques, mais cela dépend du type de matériau.
Utilisation en electricité :
Les matériaux conducteurs trouvent des applications dans divers domaines :
 Électronique : Ils sont utilisés pour fabriquer des composants électroniques
tels que des fils, des câbles, et des circuits imprimés.
 Énergie : Dans le secteur de l’énergie, ils sont essentiels pour la transmission
et la distribution d’électricité.
 Construction : Des matériaux conducteurs sont souvent utilisés dans la
construction pour des installations électriques.

2-les matériaux Isolants :
Définition :
Ces matériaux sont des substances qui empêchent le passage de
l'électricité. Les matériaux isolants empêchent la circulation du courant
électrique. Ces matériaux réduisent le risque de court-circuit ou de fuite
électrique. Ils présentent une résistance élevée à la conductivité électrique.
En outre, ces matériaux isolent et protègent les conducteurs, les
composants et les équipements électriques.
Caractéristiques :
 Un bon isolant doit pouvoir supporter des températures élevées sans
se dégrader ni perdre ses propriétés isolantes stabilité thermiques.
 Les matériaux avec une faible constante électrique minimisent les
pertes d’énergie lorsque le courant alternatif passe a travers.
 Un bon isolant doit résister a l’absorbation d’eau, car l’humidité
peut réduire ses performances isolantes.
 Un matériaux isolant doit résister a l’usure des produits chimiques
et aux intempéries pour une utilisation de long durée.
 Les bons isolants doivent être facile a manipuler a installer dans des
applications divers.
Utilisation en electricité :
.
Partout où il y a des conducteurs électriques, on trouve des isolants.
Ils sont utilisés pour protéger les personnes des électrisons et pour protéger les
installations électriques des courts-circuits. Pour les lignes électriques, on utilise
l’air comme isolant. Des isolateurs sont ajoutés au niveau de la liaison pylône /
câble. Les gaines en plastique qui entourent les fils électriques en cuivre sont des
isolants électriques ; ils servent à empêcher les fuites de courants. Les isolants
servent aussi à stocker un champ électrique, lorsqu’ils sont installés entre deux
plaques conductrices, dans les condensateurs. Les utilisations sont infinies, aussi
bien pour les installations domestiques que les applications industrielles.

3-les matériaux semi-conducteurs :
Définition :
Techniquement, un matériau est dit semi-conducteur, si sa résistivité
électrique est située entre celles des conducteurs et des isolants qui est ni
tout a fait un conducteur ni tout fait un isolant.
Caractéristiques :
 Les semi-conducteurs ont une conductivité électrique qui se situe
entre celles des conducteurs et des isolants
 Un semi conducteur a une bonde d’énergie modérée entre la bande
de valence et la bande de conduction cette bande interdite est plus
large que celle des isolants.
 Le dopage est l’ajout d’impuretés dans le matériaux pour modifier
ses propriétés électriques, le dopage peut rendre un semi
conducteur de type n (enrichi en électrons libres) ou de type p
(enrichie en « trous » ou déficits d’électrons).
 La conductivité des matériaux semi conducteurs augmente avec la
température.
 Certains semi conducteurs comme le silicium, génèrent des
électrons libres lorsqu’ils sont exposés a la lumière (effet
photovoltaïque) .
Utilisation en electricité :
Grace a ses caractéristiques, les semi-conducteurs sont essentiels pour la
fabrication des composants électroniques comme les diodes, les transistors, les
circuit electriques… etc

3-les matériaux magnetiques :
Définition :
Un matériau magnétique est un matériau qui possède des propriétés
magnétiques et qui est attiré par un champ magnétique. Les matériaux
magnétiques peuvent généralement être classés en trois catégories en
fonction de leurs propriétés magnétiques : Les matériaux diamagnétiques,
paramagnétiques et ferromagnétiques.
Ces matériaux présentent des réactions différentes en présence d'un
champ magnétique. En voici une brève description :
 Matériaux diamagnétiques : Ils ont tendance à repousser les champs
magnétiques. Le cuivre et l'argent en sont des exemples.
 Matériaux paramagnétiques : Ils sont attirés par les champs magnétiques
mais ne conservent aucun magnétisme une fois le champ extérieur
supprimé. L'aluminium et le platine en sont des exemples.
 Matériaux ferromagnétiques : Ils sont fortement attirés par les champs
magnétiques et peuvent conserver leurs propriétés magnétiques, même
après la suppression du champ magnétique externe. Le fer, le nickel et le
cobalt en sont des exemples courants.
Caractéristiques :
Matériau
Type de magnétisme
Propriété
Fer
Ferromagnétique
Aligne son moment magnétique dans la
direction du champ magnétique et
conserve son magnétisme après la
suppression du champ magnétique
externe.
Aluminium
Paramagnétique
S'aligne sur le champ magnétique mais
ne conserve pas son magnétisme en
l'absence de ce champ.
Cuivre
Diamagnétique
Crée un champ magnétique opposé
lorsqu'il est placé dans un champ
magnétique externe et résiste à
l'aimantation.
Utilisation en electricité :
L'ingénierie, en tant que vaste domaine multidisciplinaire, a considérablement
bénéficié des diverses propriétés des matériaux magnétiques. Leurs
caractéristiques uniques font des matériaux magnétiques la pierre angulaire de
nombreux dispositifs techniques complexes qui font désormais partie intégrante
de notre vie quotidienne. Qu'il s'agisse de produire de l'électricité, de stocker des
données ou de faire fonctionner des moteurs, les matériaux magnétiques jouent
un rôle crucial dans leur fonctionnement.