Etude des materiaux hybrides et de leurs applications dans la repartition homogene du potentiel

Study and application of hybrid materials for homogeneous distribution of potential

• Auteur / Autrice : JEAN RIVENC
• Direction : Ai Buï
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

Repartir la contrainte electrique de facon homogene presente un interet majeur lorsqu'il s'agit de maintenir l'integrite de systemes electriques complexes. Le travail que nous allons presenter consiste en une etude approfondie de materiaux hybrides censes assurer une telle fonction. Pour resoudre ce probleme, divers outils theoriques ont ete developpes et utilises. Nous utilisons d'abord un code de calcul par elements finis (cef) pour predire la repartition de la contrainte (potentiel et champ) en fonction de la permittivite du materiau. Puis, nous verifions avec la transformation conforme les resultats obtenus dans le cas d'un milieu homogene et obtenons un excellent accord. Nous etudions ensuite l'influence de la refraction des equipotentionnelles aux interfaces de dielectriques sur les equations de celles-ci. Nous discutons qualitativement le cas d'un materiau a variation non-lineaire de la permittivite assurant une repartition homogene du champ. Des elements de comparaison avec des materiaux a permittivite uniforme tendent enfin a demontrer que le materiau non-lineaire semble ne pas correspondre aux choix optimal. Sur la base de ces travaux, il semble que cette classe de materiaux ne soit pas a la hauteur des performances esperees. Un second type de materiaux est donc etudie. Nous developpons des modeles fondes sur des reseaux electriques : apres avoir justifie leur utilisation et determine leur domaine de validite, nous montrons qu'il est possible de prendre en compte les parametres intrinseques du probleme. Les resultats de cette demarche sont compares a ceux obtenus a l'aide du cef. Les deux methodologies s'averent concordantes et montrent que cette classe de materiaux assure une fonction de repartion homogene bien meilleure que celle obtenue a l'aide des materiaux du premier type. Nous etablissons alors les regles essentielles de dimensionnement dans un cas particulier et montrons qu'un comportement non-lineaire n'est pas une condition necessaire pour obtenir une reduction satisfaisante du champ. Enfin, nous montrons que les methodes classiques de caracterisation peuvent presenter de serieuses limitations. Nous proposons donc une methode alternative permettant de mesurer directement la repartition de la contrainte electrique.