Voir la source de Fil électrique

{{a sourcer|date=novembre 2017}}
{{Homonyme|Fil}}
Un '''fil 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, [[Téflon]]...). L'intérieur du fil électrique est appelée l'« âme » du fil électrique.
<!--images en fin d'intro = en face de la table des matières -->
[[Image:Symbole_fil_electrique.png|thumb|upright=.3|Représentation symbolique d'un fil électrique dans un circuit.]]

== Fil ou câble ==
{{voir aussi|Câble électrique}}
[[File:Electric guide 3×2.5 mm.jpg|thumb|upright|Câble électrique [[courant monophasé|monophasé]] à {{nombre|3|fils}} :<br/>- Phase : marron<br/>- Neutre : bleu<br/>- Terre : Vert/Jaune.]]
Certaines personnes confondent les mots « fil » et « câble », ou pensent qu'ils sont synonymes, alors que les fils électriques sont souvent regroupés au sein d'un ''[[câble électrique]]'' avec des [[Phase_(électricité)#Code_couleur|couleurs normalisées]] (suivant la fonction), afin de reconnaître le rôle de chacun, et entourés d'une gaine isolante. Ces câbles électriques peuvent transmettre des [[Signal (informatique)|signaux]] ou des [[Transmission de données|données]] ([[Électronique analogique|analogique]] ou [[donnée numérique|numérique]]) en plus, ou à la place, de la transmission de [[puissance électrique]].

Cette notion de câble peut être étendue au [[câble sous-marin]] qui peut intégrer tout autre chose que des fils (câble électrique, tubes de refroidissement, [[fibre optique]], [[signalisation]]{{etc.}}).

== Les types de fils ==
=== Le fil monobrin ===
[[Image:Fil_1920.jpg|thumb|upright|Exemple de fil monobrin avec isolation en argile et tissu au début du {{s-|XX}}.]]
Les bobines sont réalisées en général par des conducteurs en cuivre. Les conducteurs peuvent être monobrin ou multibrin. Les premiers sont plus économiques mais de point de vue puissance, l’effet de peau devient prononcé avec les hautes fréquences, entrainant ainsi des pertes importantes.

=== Le fil multibrin === 
[[Image:Stranded lamp wire.jpg|thumb|upright|Fils électriques multibrins isolés.]]
Les câbles multibrins ou les câbles à faibles pertes, souvent appelés fil de Litz. Pour atteindre l’efficacité, aucun des fils fins ne doit être interrompu, et ils doivent être mis en parallèle et dessolés au bout avant leur connexion avec le circuit. Ceci diminue l’effet des pertes magnétiques.

== Matériaux utilisés ==
Les matériaux utilisés présentent des caractéristiques intéressantes en ce qui concerne la [[résistance électrique]], le [[poids]], la tenue [[mécanique (science)|mécanique]], le [[coût]].

=== Cuivre ===
{{article détaillé|Cuivre}}
''Excellente 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 [[Bobine (électricité)|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 ne gênant pas la mise en forme des fils dit « rigides » ;
:* autrefois on utilisait une tresse de [[coton]], du [[Caoutchouc (matériau)|caoutchouc naturel]] et, parfois du [[papier]] pour l'isolation des fils, ces techniques ont disparu pour des raisons de sécurité et de coût.

; Barre :Pour la distribution de grands [[courant électrique|courants]], dans les [[installation électrique|installations industrielles]] et les armoires de distribution électrique, on utilise le cuivre en barres plates. Ces [[jeux de barres]] sont utilisés à la place des 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 appareillages 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 isolées, seules des balisages et des protections translucides, imposées depuis les [[années 1980]], préviennent d'éventuels accidents d'[[électrisation (santé)|électrisation]].

; Piste :En cuivre sur support d'[[époxy (polymère)|époxy]] ou de [[bakélite]], utilisé en [[électronique (technique)|électronique]] dans les [[circuits imprimés]], mettant en jeu des courants électriques relativement faibles. Ces pistes sont souvent recouverte d'une fine couche d'or pour limiter l'oxydation des pistes en cuivre.

=== Aluminium ===
{{article détaillé|Aluminium}}
Propriétés de l'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 éliminent 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 jeu 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.

Il était utilisé localement, en milieu domestique, après guerre en raison des pénuries de cuivre.

=== Acier ===
[[Image:Tram Wenen.jpg|thumb|Tramway à ligne aérienne.]]
[[Image:Top contact pickup shoe.jpg|thumb|Motrice de métro avec son rail de traction.]]
{{article détaillé|Acier}}
Propriétés de l'acier : conductivité moyenne, 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 surtout en cas d'échauffement important.

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 ligne de contact aérienne, l’autre polarité utilise comme support les [[rail]]s de roulement en acier. Dans le cas particulier du [[métro]], la polarité positive est souvent distribuée via une ligne de contact au sol également en acier.

=== Argent ===
{{article détaillé|Argent (métal){{!}}Argent}}
Propriétés de l'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 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}}
Propriétés de l'or : 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 (technique)|électronique]] aussi bien pour éviter l'oxydation des contacts, entre autres de [[fond de panier]] mais aussi de celle des pistes de [[circuit imprimé]].

Comme l'argent, il peut réaliser de très bonnes liaisons entre des conducteurs indépendants, mais avec l'avantage de ne pas s'oxyder et de protéger le métal du conducteur (cuivre, argent{{etc.}}) de toute oxydation, en électronique numérique les contacts entre les diverses cartes et composants démontables sont systématiquement dorés avec de l'or ou un alliage à forte teneur en or.

=== Les isolants ===
{{Article détaillé|Isolant électrique}}Ci-dessous, une liste non exhaustive d'isolants électriques :

* [[polyéthylène]] (PE) ;
* polyéthylène-chlorosulfoné (Hypalon) ;
* caoutchouc [[silicone]] ;
* [[éthylène-propylène]] (EPR), largement utilisé pour les câbles faible et moyenne tension en environnement difficile<ref>{{pdf}} {{en}} [http://www.ims.uconn.edu/~eprcable/ref20.pdf ''A Brief History of EPR Dielectric''], sur le site ims.uconn.edu</ref> ;
* polyéthylène réticulé chimiquement (PRC) ;
* [[polyéthylène réticulé]] (PER, XLPE) ;
* [[Néoprène|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.

=== Alliages ===
==== Almelec ====
L'« almelec » est un alliage d'[[aluminium]], de [[magnésium]] et de [[silicium]] principalement utilisé pour la réalisation des [[réseaux électriques]] aériens. Sa [[résistivité]] ({{unité|32.5|e=-9|Ω|4=m}}) est environ le double de celle du [[cuivre]], mais ses caractéristiques mécaniques lui permettent de résister aux contraintes liées à l'environnement ([[vent]], [[glace|gel]], [[neige]], variations de [[température]]).

==== Constantan ====
{{article détaillé|Constantan}}
Le « constantan » est un 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 [[Shunt (électrotechnique)|shunts électriques]].

=== Supraconductivité ===
==== L'alliage Cuprate-Bismuth ====
Les alliages à base de cuprate ont la caractéristique de devenir [[supraconductivité|supraconducteurs]] à des températures basses, mais relativement élevées comparativement à d'autres supraconducteurs (-170 à {{tmp|-200|°C}}), ce qui les rend intéressants pour les transmissions d'énergie électrique en étant refroidis à l'[[azote]] liquide plutôt qu'à l'[[hélium]] liquide<Ref>[http://www.assemblee-nationale.fr/rap-oecst/lignes_elect/i3477.asp#P733_74146 Rapport {{n°|3477}} (19 décembre 2001) - Techniques expérimentales], assemblee-nationale.fr</Ref>.

== Applications ==
Le fil électrique, isolé ou non, est un composant utilisé pour transmettre de l'énergie ou des données.

Pour la transmission et distribution d'énergie électrique, en courant continu ou alternatif, il reste la seule solution disponible (sauf solution marginale comme la [[transmission d'énergie électrique sans fil]] sur de très courtes distances).

Pour la transmission de données, il est utilisé soit pour des liaisons très courtes (ex: liaisons entre composants sur un circuit imprimé), soit dans des applications nécessitant des débits relativement bas (ex: contrôle-commande, liaisons Canbus).

Pour la transmission de données à haut débit et/ou sur des distances supérieures à la centaine de mètres ([[Téléphone mobile|téléphonie]], réseaux informatiques), il est concurrencé par les technologies optiques et, de plus en plus, « sans fil » ([[réseau sans fil]]).

La construction et la nomenclature des câbles et fils électriques répondent à plusieurs normes (p.ex ISO, EN, UL) selon les pays et leur usage.

=== Sections normalisées ===
En France, les sections normalisées pour les fils de cuivre utilisés en courant basse tension ({{Unité|230|V}}) sont :

* {{unité|0.6|ou=0.9|mm|2}} (fils rigides isolés les uns des autres réunis en un câble avec ou sans blindage) : fil de raccordement d'un connecteur téléphonique ou informatique à une prise murale, type RJ11 ou RJ45 ;
* {{unité|0.75|ou=1|mm|2}} (fil souple) : fil de raccordement d'un appareil électrique à une prise murale, d'un luminaire à une boîte de dérivation ;
* {{unité|1.5|mm|2}} : moins de {{unité|16|A}} ; alimentation d'une prise sur un réseau de huit prises ou moins, alimentation d'un circuit d'éclairage de huit lampes ou moins, alimentation d'une [[ventilation mécanique contrôlée]] domestique, alimentation d'un circuit de chauffage électrique d'une puissance inférieure à {{unité|3500|W}} ;
* {{unité|2.5|mm|2}} : moins de {{unité|20|A}} ; alimentation d'un circuit de douze prises électriques ou moins, alimentation d'un circuit de chauffage électrique d'une puissance inférieure à {{unité|4500|W}} ; alimentation prise spécialisées (lave-vaisselle, lave-linge, four) ;
* {{unité|6|mm|2}} : moins de {{unité|32|A}} ; alimentation d'un four électrique ou de plaques de cuisson ;
* {{unité|10|mm|2}} : raccordement d'un [[tableau électrique|tableau de protection et de répartition]] au [[compteur électrique|compteur]] pour une puissance domestique modérée (abonnement 15/{{unité|45|A}}) ;
* {{unité|16|mm|2}} : ''idem'' pour les fortes puissances domestiques (abonnement 36/{{unité|60|A}}) ;
* {{unité|25|mm|2}} :
** fil isolé : ''idem'' pour les très fortes puissances domestiques (abonnement 60/{{unité|90|A}}),
** fil nu : raccordement de la borne de [[Terre (électricité)|terre]] du tableau au piquet ou à la boucle de cuivre (elle-même en fil nu de {{unité|25|mm²}}) enterrés.

{|class="wikitable sortable alternance" style="text-align:center"
|+ Exemple : Tableau de longueur maximale de câble entre le compteur et le tableau de répartition (chute de tension de 2%)<ref>[https://professionnels.promotelec.com/fiche-faq/quelle-est-la-section-du-cable-dalimentation-qui-doit-etre-pose-entre-le-coffret-erdf-en-limite-de-propriete-et-le-logement/ Quelle est la section du câble d’alimentation qui doit être posé entre le coffret Enedis en limite de propriété et le logement ?], sur promotelec.com du 16 octobre 2017, consulté le 30 mars 2019</ref>
|-
| rowspan="2" | Disjoncteur monophasé (courant assigné) || colspan="3" style="text-align: center;" | Section cuivre
|-
| 10 mm<sup>2</sup> || 16 mm<sup>2</sup> || 25 mm<sup>2</sup>
|-
| 45 A || 22 m || 36 m || 56 m
|-
| 60 A || - || 27 m || 42 m
|-
| 90 A || - || - || 28 m
|-
|}


Les fils sont tous rigides, à l'exception des fils reliant les appareils aux prises murales, des fils alimentant les luminaires, et des fils de faible courant (sonde de température). À l'exception du câble reliant la borne de terre du tableau à la terre enterrée, tous les câbles doivent être isolés. Les câbles alimentant les circuits doivent par ailleurs être gainés :
* soit on utilise des câbles prégainés « multipolaires » ;
* soit on fait passer des câbles individuels dans une gaine souple ([[Isolant électrique|ICTA]], isolant cintrable transversalement élastique annelé) ou rigide (IRL, isolant rigide lisse) ;
* soit, dans le cas d'une pose « en applique » (pose apparente), on fait passer des câbles individuels sous une goulotte isolante.

=== Estimation de la longueur d'un fil sur une bobine ou un touret ===
La longueur du fil sur une bobine ou un touret peut être estimée avec la formule :

:<math>l = \frac{\pi \, L}{f} \cdot \left( \frac{(D-d)\, d}{f} + \frac{(D-d)\cdot(f+D-d)}{2 \, f^2}\right)</math>

où :
* l est l'estimation de la longueur du fil ;
* L est la largeur du touret ou de la bobine ;
* d est le diamètre intérieur du touret ou de la bobine ;
* D est le diamètre extérieur du fil sur le touret ou la bobine ;
* f est le diamètre du fil.

== Utilisation ==
=== Transport d'énergie ===
Un fil ou, un câble composé de plusieurs fils, permet de transporter de l'[[énergie électrique]], même sur de longues distances.

=== Transmission de signal ===
En [[télécommunication]], en [[électronique (technique)|électronique]], en [[informatique]] ou en [[domotique]] un fil électrique sert à transmettre un signal ou une information.

=== 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.

=== Antenne filaire ===
{{article détaillé|Antenne long-fil}}
L'[[antenne radioélectrique]] en fil électrique est dédiée à la [[Récepteur radio|réception radioélectrique]] et à l'[[Émetteur d'ondes radioélectriques|émission radioélectrique]] dans le spectre des [[Onde radio|radiofréquences]] pour les bandes [[Haute fréquence]], [[Moyenne fréquence]], [[Basse fréquence]].

== Notes et références ==
{{références}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets|commons=Category:Electric cables}}

=== Articles connexes ===
* [[American Wire Gauge]]
* [[Câble électrique]]
* [[Ligne de transmission]]
* [[Ligne à haute tension]]

=== Liens externes ===
[https://www.elandcables.com/fr/the-cable-lab/faqs/faq-what-is-the-history-of-electrical-cables Quelle est l’histoire des câbles électriques ?]

{{Palette|Électrotechnique}}
{{Portail|électricité et électronique}}

[[Catégorie:Câble électrique|*]]
[[Catégorie:Fil]]