Que sont la conductivité et la résistivité ?
La conductivité est une propriété que possèdent tous les matériaux : c'est la capacité de ces derniers à laisser passer ou non l'électricité au sein d'eux-mêmes. Plus la conductivité d'un matériau est élevée, plus celui-ci laisse passer le courant. Par exemple, les métaux ont une conductivité très élevée (on dit qu'ils sont conducteurs), et c'est pour cette raison qu'on les utilise dans les câbles électriques, les composants électroniques, etc... La conductivité se mesure en Siemens par centimètre (S/cm), et on l'exprime le plus souvent en microsiemens par centimètre (`S/cm).
La résistivité, elle, est l'inverse de la conductivité, c'est-à-dire la capacité des matériaux à bloquer le passage du courant. La résistivité se mesure en Ohms-mètre (Ω.m) ou en Ohms (Ω).
La conductivité de l'eau
L'eau pure (H2O) est naturellement très peu conductrice (O.O55 `S/cm). Pourtant, lorsqu'on mesure la conductivité de l'eau du robinet, on se rend compte que celle-ci conduit beaucoup mieux l'électricité que l'eau pure (~400 `S/cm). Idem pour l'eau de mer, qui conduit encore mieux l'électricité que l'eau du robinet (~56000`S/cm).
Cette différence de conductivité s'explique par la présence dans l'eau d'éléments chimiques appelée ions, qui, lorsqu'ils sont dissous dans un liquide, conduisent très bien l'électricité. En effet, quand l'eau pénètre dans le sol, elle dissout une grande variété d'ions, comme les ions calcium (Ca2+), magnésium (Mg2+), sodium (Na+), Potassium (K+), chlorures (Cl-), etc... ce qui augmente sa conductivité.
Par ailleurs, les ions naturellement présents dans l'eau sont essentiels pour la santé humaine, car le corps en a besoin pour fonctionner correctement. Par exemple, les ions calcium sont utiles à la formation des os et des dents, les ions magnésium permettent le transport du glucose dans l'organisme, les ions sodium et potassium permettent la contraction des muscles, etc...
La conductivité du sol
Le sol est naturellement peu conducteur d'électricité. Cependant, lorsque de l'eau pénètre dans le sol, elle se répartit plus ou moins uniformément en son sein et, comme celle-ci est conductrice, elle augmente la conductivité du sol. Ainsi, un sol humide, voire mouillé, sera plus conducteur qu'un sol sec. En mesurant la conductivité du sol, on mesure ainsi son humidité.
Comment mesurer électroniquement la conductivité ?
Pour mesurer la conductivité, ou plutôt la résistivité, on utilise la plupart du temps un montage électronique appelé pont diviseur de tension. En temps normal, ce montage permet, en plaçant deux résistances de valeur connue en série, de diviser le voltage entre les deux résistances selon le rapport entre les valeurs de résistances du montage.
Il est possible de calculer la tension entre les deux résistances en utilisant la formule suivante :
Vout = Vin * R2 / (R1 + R2), avec
Vout la tension entre les deux résistances,
Vin la tension d'entrée et
R1 et
R2 les valeurs des deux résistances.
Cependant, si on arrive à mesurer Vout (Par exemple en utilisant un microcontrôleur), il est possible de remplacer l'une des deux résistances du circuit par une résistance dont la valeur est inconnue :
- Si on cherche R1, la formule devient : R1 = R2 * (Vin - Vout) / Vout
- Si on cherche R2, la formule devient : R2 = R1 * Vout / (Vin - Vout)
Le capteur d'humidité du sol Grove fonctionne sur le principe d'un pont diviseur de tension. La partie variable de ce pont est constituée par la résistance du sol entre les deux électrodes dorées du capteur. En plantant ces électrodes dans la terre, on intègre le sol au circuit, créant ainsi la résistance à mesurer. Plus la résistance mesurée sera élevée, plus le sol sera sec, et inversement.
