1. Hur ledningsförmågan hos ren koppar förändras med temperaturen
Den elektriska ledningsförmågan hos ren koppar är mycket känslig för temperatur. När temperaturen ökar intensifieras kopparatomernas termiska rörelse, vilket ökar spridningen av fria elektroner och därför minskar konduktiviteten.
Vid rumstemperatur (20 grader) har ren koppar extremt hög konduktivitet.
När temperaturen stiger minskar konduktiviteten nästan linjärt.
När temperaturen sjunker ökar konduktiviteten avsevärt.
Temperaturkoefficienten för motstånd för ren koppar är cirka 0,00393 per grad. Detta innebär att för varje temperaturökning på 1 grad ökar kopparresistansen med cirka 0,393 %, och konduktiviteten minskar i enlighet därmed.
Vid extremt låga temperaturer, som i en kryogen miljö, uppvisar ren koppar nästan supraledande-konduktivitet. Under hög-temperatur nära dess smältpunkt sjunker konduktiviteten till en mycket låg nivå. Denna negativa korrelation mellan temperatur och konduktivitet är en nyckelfaktor som beaktas i elektrisk design, särskilt för kablar med hög-ström, transformatorer och elektriska kontakter som genererar värme under drift.
2. Konduktivitet och resistivitet för ren koppar
Vid 20 grader definieras de vanliga elektriska egenskaperna för ren koppar enligt följande:
Elektrisk resistivitet: 1,7241 × 10⁻⁸ Ω·m
Detta är det internationellt accepterade standardvärdet för koppar med hög-renhet.
Elektrisk ledningsförmåga: Cirka 58,0 MS/m (megasiemens per meter)
IACS-ledningsförmåga: 100 % IACS
IACS (International Annealed Copper Standard) är den vanligaste enheten för att uttrycka konduktivitet inom metallindustrin. Per definition är standard helt glödgad ren koppar lika med 100 % IACS. Detta värde fungerar som referens för alla andra ledande material. Till exempel är aluminium cirka 61–62 % IACS, medan mässing endast är 20–30 % IACS.
Dessa värden gäller för koppar med hög-renhet med en renhet över 99,95 %. Även små mängder föroreningar kommer att sänka konduktiviteten och öka resistiviteten.
3. Konduktivitetsskillnader mellan olika rena kopparkvaliteter
Det finns flera vanliga kvaliteter av ren koppar, och deras konduktivitetsskillnader är relativt små men märkbara i precisionsapplikationer.
Elektrolytisk Tough Pitch Copper (ETP Cu, C11000)
Mest använd, renhet cirka 99,90%. Konduktivitet: 97%–100% IACS
Används i kablar, samlingsskenor, motorer och allmänna elektriska komponenter.
Syre-fri koppar (OFC / C10100)
Renhet över 99,99 %, mycket låg syrehalt. Konduktivitet: 100 %–101,5 % IACS
Något högre än ETP-koppar, används i hög-enheter, vakuumelektronik och precisionsledare.
Fosfordeoxiderad koppar (DHP Cu, C12200)
Deoxiderad med fosfor, bra för svetsning och lödning. Konduktivitet: 85%–90% IACS
Lägre än ETP och syrefri-koppar på grund av fosforhalt, som främst används i rör, värmeväxlare och VVS-komponenter snarare än hög-ledare.
Sammanfattningsvis:
Syre-fri koppar har den högsta ledningsförmågan.
ETP-koppar är nära 100 % IACS och kostnadseffektivt-.
Fosfor-deoxiderad koppar har uppenbarligen lägre ledningsförmåga men bättre bearbetningsförmåga.
För allmänna elektriska och elektroniska tillämpningar räcker ETP-koppar. Endast i miljöer med hög-precision, hög-frekvens eller ultra-låg-temperatur krävs syrefri-koppar.
