Propriété que possèdent les pointes conductrices d’électricité de laisser s’écouler les charges électriques.

Une pointe conductrice crée à son voisinage immédiat un champ électrique très intense dès que son potentiel dépasse quelques kilovolts. Il s’agit d’un effet géométrique (concentration des lignes de force) qui est donné par toutes les électrodes de forte courbure (fils fins, arêtes). Néanmoins, une pointe très acérée (cône très aigu terminé par une sphère de rayon très petit) est particulièrement efficace, le champ E y étant plus grand à rayon de courbure égal, que pour tout autre profil. Les formules suivantes le soulignent :
— pointe de rayon r à distance d d’un plan perpendiculaire à l’axe de la pointe
E = 2V/r Log (4d/r) ;
— fil de rayon r à distance d d’un plan parallèle
E = V/r Log (2d/r) ;
— demi-plan à bord arrondi de rayon r à distance d d’un plan perpendiculaire

où V désigne la différence de potentiel.

L’intensité du champ au voisinage d’une pointe favorise fortement les effets d’ionisation et de claquage, quel que soit l’état du diélectrique (solide, liquide, gazeux). Nous nous limiterons aux deux derniers.

On distingue alors deux cas très différents.
a) L’ionisation se propage de la pointe à l’électrode opposée en formant un canal conducteur ininterrompu (cas de la foudre sur un paratonnerre). On a une véritable étincelle, avec ses caractéristiques habituelles (courant très intense [milliers d’ampères] à variation temporelle très rapide).
b) L’ionisation reste confinée au voisinage de la pointe, situation favorisée par la décroissance très forte du champ quand on s’en éloigne. On a les phénomènes très différents connus sous le nom d’effluve, d’aigrette, d’effet couronne, caractérisés par des courants très faibles (microampères) plus ou moins stables ou permanents. Ce sont le « feu Saint-Elme » et autres apparitions lumineuses causées par l’influence d’un nuage orageux sur un objet pointu, lorsque la foudre ne tombe pas. Si l’on fait croître régulièrement la tension, on a d’abord b), puis, pour une valeur suffisamment grande, on obtient a). La phase b) correspond généralement à un intervalle de tensions très important (de 1 à 10 et plus), à la différence des électrodes à faible courbure (sphères, plan), qui ne donnent que des étincelles et pas d’effet couronne.

Les mécanismes en jeu sont très différents selon que l’on a un liquide ou un gaz.

Dans un gaz, l’ionisation est négligeable tant qu’il ne se produit pas d’avalanches électroniques auto-entretenues. Celles-ci n’ont lieu que dans des conditions strictes de champ électrique, compte tenu du gaz (nature, pression, température), de la géométrie des électrodes et aussi de leur état de surface. Il existe une tension de seuil V_s très nette, au-delà de laquelle le courant d’ionisation croît rapidement suivant une loi de forme I = A V (V – V_s), A étant une constante. V_s n’est jamais inférieur à une valeur de 1 000 à 2 000 V, même pour les pointes les plus fines, très rapprochées d’une contre-électrode. Elle est toujours nettement plus grande pour la polarité positive, de 10 à 30 p. 100. I atteint facilement quelques dizaines de microampères.

Lorsque la pointe est grossière (rayon de l’ordre du millimètre) et la contre-électrode éloignée (décimètres), V_s est de quelques dizaines de kilovolts. Elle est encore plus grande si la pointe est reliée au sol et est influencée par un conducteur sous tension situé à une distance importante et vu sous un angle solide relativement petit.

On a souvent tendance à croire que V_s correspond, dans un gaz donné, à une valeur définie E_c du champ (champ disruptif). Rien n’est plus faux dans le cas des pointes, car E_c dépend beaucoup de leur géométrie et particulièrement du rayon de courbure, devenant très grand quand ce rayon tend vers zéro. Il y a là un effet qui s’oppose à celui, purement géométrique, de la courbure. Si les dimensions du système sont multipliées par k, en gardant une similitude exacte, V_s est multiplié par un facteur k′ < k si k > 1 et par un facteur k′ > k si k < 1. Les effets de pointe seront donc beaucoup plus importants, relativement parlant, lorsque les dimensions et les tensions sont grandes. Pour se faire une idée approximative de E_c, on peut utiliser les formules empiriques suivantes valables dans l’air à pression atmosphérique (E_c s’exprimant en kV/cm et r en cm) :

Lorsque la tension est continue, la pointe se comporte comme une source d’ions de même signe qu’elle, qui traversent le gaz et vont se neutraliser sur l’électrode opposée. (On disait autrefois qu’une pointe « laisse facilement écouler son électricité ».) La résistance opposée par le gaz aux ions se traduit par une force de réaction qui aboutit à son entraînement partiel ; c’est le « vent électrique », qui souffle toujours de la pointe.