1. Πώς η αγωγιμότητα του καθαρού χαλκού αλλάζει με τη θερμοκρασία
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του καθαρού χαλκού είναι πολύ ευαίσθητη στη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η θερμική κίνηση των ατόμων χαλκού εντείνεται, γεγονός που αυξάνει τη σκέδαση των ελεύθερων ηλεκτρονίων και επομένως μειώνει την αγωγιμότητα.
Σε θερμοκρασία δωματίου (20 βαθμούς), ο καθαρός χαλκός έχει εξαιρετικά υψηλή αγωγιμότητα.
Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η αγωγιμότητα μειώνεται σχεδόν γραμμικά.
Όταν η θερμοκρασία πέφτει, η αγωγιμότητα αυξάνεται σημαντικά.
Ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης για καθαρό χαλκό είναι περίπου 0,00393 ανά βαθμό. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε 1 βαθμό αύξησης της θερμοκρασίας, η αντίσταση του χαλκού αυξάνεται κατά περίπου 0,393%, και η αγωγιμότητα μειώνεται ανάλογα.
Σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, όπως σε ένα κρυογονικό περιβάλλον, ο καθαρός χαλκός παρουσιάζει σχεδόν υπεραγώγιμη-αγωγιμότητα. Σε συνθήκες υψηλής-θερμοκρασίας κοντά στο σημείο τήξης της, η αγωγιμότητα πέφτει σε πολύ χαμηλό επίπεδο. Αυτή η αρνητική συσχέτιση μεταξύ θερμοκρασίας και αγωγιμότητας είναι ένας βασικός παράγοντας που λαμβάνεται υπόψη στον ηλεκτρικό σχεδιασμό, ειδικά για καλώδια υψηλού ρεύματος, μετασχηματιστές και ηλεκτρικές επαφές που παράγουν θερμότητα κατά τη λειτουργία.
2. Αγωγιμότητα και ειδική αντίσταση του καθαρού χαλκού
Στους 20 βαθμούς, οι τυπικές ηλεκτρικές ιδιότητες του καθαρού χαλκού ορίζονται ως εξής:
Ηλεκτρική αντίσταση: 1,7241 × 10⁻8 Ω·m
Αυτή είναι η διεθνώς αποδεκτή τυπική τιμή για τον χαλκό υψηλής καθαρότητας-.
Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Περίπου 58,0 MS/m (megasiemens ανά μέτρο)
Αγωγιμότητα IACS: 100% IACS
Το IACS (International Annealed Copper Standard) είναι η πιο κοινή μονάδα έκφρασης αγωγιμότητας στη βιομηχανία μετάλλων. Εξ ορισμού, ο τυπικός πλήρως ανοπτημένος καθαρός χαλκός ισούται με 100% IACS. Αυτή η τιμή χρησιμεύει ως αναφορά για όλα τα άλλα αγώγιμα υλικά. Για παράδειγμα, το αλουμίνιο είναι περίπου 61–62% IACS, ενώ ο ορείχαλκος είναι μόνο 20–30% IACS.
Αυτές οι τιμές ισχύουν για χαλκό υψηλής{{0}καθαρότητας με καθαρότητα άνω του 99,95%. Ακόμη και μικρές ποσότητες ακαθαρσιών θα μειώσουν την αγωγιμότητα και θα αυξήσουν την ειδική αντίσταση.
3. Διαφορές αγωγιμότητας μεταξύ διαφορετικών ποιοτήτων καθαρού χαλκού
Υπάρχουν πολλές κοινές ποιότητες καθαρού χαλκού και οι διαφορές αγωγιμότητας τους είναι σχετικά μικρές αλλά αισθητές σε εφαρμογές ακριβείας.
Ηλεκτρολυτικό σκληρό χαλκό (ETP Cu, C11000)
Πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο, καθαρότητα περίπου 99,90%. Αγωγιμότητα: 97%–100% IACS
Χρησιμοποιείται σε καλώδια, ζυγούς, κινητήρες και γενικά ηλεκτρικά εξαρτήματα.
Οξυγόνο-Ελεύθερος χαλκός (OFC / C10100)
Καθαρότητα άνω του 99,99%, πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Αγωγιμότητα: 100%–101,5% IACS
Ελαφρώς υψηλότερο από τον χαλκό ETP, που χρησιμοποιείται σε συσκευές υψηλής-συχνότητας, ηλεκτρονικά κενού και αγωγούς ακριβείας.
Χαλκός αποοξειδωμένος με φώσφορο (DHP Cu, C12200)
Αποοξειδωμένο με φώσφορο, καλό για συγκόλληση και χαλκοσυγκόλληση. Αγωγιμότητα: 85%–90% IACS
Χαμηλότερος από ETP και χαλκός-ελεύθερος οξυγόνου λόγω της περιεκτικότητας σε φώσφορο, ο οποίος χρησιμοποιείται κυρίως σε σωλήνες, εναλλάκτες θερμότητας και εξαρτήματα υδραυλικών εγκαταστάσεων αντί για αγωγούς υψηλής-απόδοσης.
Συνοπτικά:
Ο χαλκός χωρίς οξυγόνο-έχει την υψηλότερη αγωγιμότητα.
Ο χαλκός ETP είναι κοντά στο 100% IACS και-οικονομικός.
Ο αποοξειδωμένος χαλκός{0}}φωσφόρος έχει προφανώς χαμηλότερη αγωγιμότητα αλλά καλύτερη δυνατότητα επεξεργασίας.
Για γενικές ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές εφαρμογές, ο χαλκός ETP είναι αρκετός. Μόνο σε περιβάλλοντα υψηλής-ακρίβειας, υψηλής-συχνότητας ή εξαιρετικά{3}}χαμηλών-θερμοκρασιών είναι απαραίτητος ο χαλκός- ελεύθερος οξυγόνου.
