Le champ électrique : des volts par mètre
Le champ électrique mesure la force exercée sur les charges : des volts par mètre — la tension qui règne sur chaque mètre d'espace. Les écritures pratiques abondent selon les échelles : kV/m pour l'environnement des lignes électriques, V/cm en physique, kV/mm et MV/m — deux écritures identiques — pour les isolants. Le repère fondamental : l'air sec claque vers 3 kV/mm (3 MV/m), le seuil de l'étincelle.
La rigidité diélectrique des isolants
Chaque isolant supporte un champ maximal avant claquage — sa rigidité diélectrique : air 3 kV/mm, papier imprégné 15, verre 20 à 40, polyéthylène et polypropylène 20 à 50, mica jusqu'à 200 kV/mm. Ces valeurs dimensionnent l'épaisseur des isolations : un câble 20 kV isolé au polyéthylène travaille avec plusieurs millimètres de marge, les films de condensateurs à quelques centaines de volts par micromètre.
Champs dans l'environnement
Le champ atmosphérique de beau temps vaut environ 100 V/m au sol, et grimpe à 10-20 kV/m sous orage juste avant la foudre. Sous une ligne très haute tension 400 kV, le champ au sol atteint quelques kV/m — les recommandations d'exposition du public plafonnent à 5 kV/m pour le 50 Hz. Dans les nuages d'orage, le champ frôle localement les 100 kV/m nécessaires à l'amorçage des traceurs.
MV/m : les hautes performances
Les technologies de pointe se disputent en mégavolts par mètre : les cavités accélératrices de particules supraconductrices soutiennent 30 à 45 MV/m, les condensateurs à film travaillent à 200-400 MV/m dans leurs diélectriques micrométriques, et les pointes d'émission de champ dépassent le GV/m local. L'unité CGS survivante, le statvolt/cm, vaut 29 979 V/m — la littérature ancienne de physique l'emploie encore.