1. Hvordan ledningsevnen af rent kobber ændrer sig med temperaturen
Den elektriske ledningsevne af rent kobber er meget følsom over for temperatur. Når temperaturen stiger, intensiveres termisk bevægelse af kobberatomer, hvilket øger spredningen af frie elektroner og derfor reducerer ledningsevnen.
Ved stuetemperatur (20 grader) har rent kobber ekstrem høj ledningsevne.
Når temperaturen stiger, falder ledningsevnen næsten lineært.
Når temperaturen falder, øges ledningsevnen betydeligt.
Temperaturmodstandskoefficienten for rent kobber er ca. 0,00393 pr. grad. Det betyder, at for hver 1 grads stigning i temperaturen, øges modstanden af kobber med omkring 0,393%, og ledningsevnen falder tilsvarende.
Ved ekstremt lave temperaturer, såsom i et kryogent miljø, udviser rent kobber næsten superledende-lignende ledningsevne. Under høje-temperaturforhold tæt på dets smeltepunkt falder ledningsevnen til et meget lavt niveau. Denne negative korrelation mellem temperatur og ledningsevne er en nøglefaktor, der tages i betragtning i elektrisk design, især for kabler med høj-strøm, transformere og elektriske kontakter, der genererer varme under drift.
2. Ledningsevne og resistivitet af rent kobber
Ved 20 grader er de elektriske standardegenskaber for rent kobber defineret som følger:
Elektrisk resistivitet: 1,7241 × 10⁻⁸ Ω·m
Dette er den internationalt accepterede standardværdi for kobber med høj-renhed.
Elektrisk ledningsevne: Cirka 58,0 MS/m (megasiemens pr. meter)
IACS-ledningsevne: 100% IACS
IACS (International Annealed Copper Standard) er den mest almindelige enhed til at udtrykke ledningsevne i metalindustrien. Per definition svarer standard fuldt udglødet rent kobber til 100 % IACS. Denne værdi tjener som reference for alle andre ledende materialer. For eksempel er aluminium omkring 61-62% IACS, mens messing kun er 20-30% IACS.
Disse værdier gælder for kobber med høj-renhed med en renhed på over 99,95 %. Selv små mængder urenheder vil sænke ledningsevnen og øge resistiviteten.
3. Ledningsevneforskelle mellem forskellige rent kobberkvaliteter
Der er flere almindelige kvaliteter af rent kobber, og deres ledningsevneforskelle er relativt små, men mærkbare i præcisionsanvendelser.
Elektrolytisk Tough Pitch Copper (ETP Cu, C11000)
Mest udbredt, renhed omkring 99,90%. Ledningsevne: 97%-100% IACS
Anvendes i kabler, samleskinner, motorer og generelle elektriske komponenter.
Ilt-frit kobber (OFC / C10100)
Renhed over 99,99 %, meget lavt iltindhold. Ledningsevne: 100 %–101,5 % IACS
Lidt højere end ETP-kobber, brugt i-højfrekvente enheder, vakuumelektronik og præcisionsledere.
Fosfor deoxideret kobber (DHP Cu, C12200)
Deoxideret med fosfor, god til svejsning og lodning. Ledningsevne: 85 %–90 % IACS
Lavere end ETP og iltfrit-kobber på grund af fosforindhold, der hovedsageligt anvendes i rør, varmevekslere og VVS-komponenter i stedet for højeffektive ledere.
Sammenfattende:
Ilt-fri kobber har den højeste ledningsevne.
ETP-kobber er tæt på 100 % IACS og omkostningseffektivt-.
Fosfor-deoxideret kobber har naturligvis lavere ledningsevne, men bedre bearbejdelighed.
Til generelle elektriske og elektroniske applikationer er ETP-kobber tilstrækkeligt. Kun i miljøer med høj-præcision, høj-frekvens eller ultra-lav-temperatur er oxygenfrit-kobber nødvendigt.
