Медный проводник и свойства меди

Медь использовался в проводах с момента изобретения электромагнита и телеграфа в 1820-х годах. Изобретение телефона в 1876 году еще больше усилило потребность в медной проволоке в качестве электрического проводника.Медь является электрическим проводником во многих классах проводов. Медный провод используется в производстве, передаче, распределении, телекоммуникациях, электронных схемах и бесчисленных типах электрического оборудования. Медь и ее сплавы также используются для создания электрических контактов. Провода в зданиях являются наиболее важным рынком сбыта для медной промышленности. Около половины всей добываемой меди используется для изготовления проводов и кабельных проводов..

Свойства меди

Электрическая проводимость:

Электропроводность измеряет способность материала переносить электрический заряд. Это фундаментальное свойство систем электропроводки. Медь обладает самой высокой электропроводностью среди всех неблагородных металлов: при 20 °C удельное сопротивление меди = 16,78 нОм•м.Теория твердого металла помогает объяснить необычайно высокую электропроводность меди. В атомах меди крайняя энергетическая зона 4s, или зона проводимости, заполнена лишь наполовину, поэтому многие электроны способны переносить ток. Медный провод, проводимость электронов к положительной клемме ускоряется, тем самым генерируя электрический ток. Эти электроны сталкиваются с сопротивлением, сталкиваясь с атомами примесей, вакансиями, ионами решетки и дефектами. Среднее расстояние, пройденное между столкновениями, определяется как длина свободного пробега обратно пропорциональна удельному сопротивлению металла. Медь уникальна своей большой длиной свободного пробега (приблизительно 100 атомных расстояний при комнатной температуре). Когда медь охлаждается, это означает, что длина свободного пробега быстро увеличивается..

Благодаря своей превосходной проводимости отожженная медь становится международным стандартом для всех других электрических проводников. В 1913 году Международная электротехническая комиссия определила проводимость технически чистой меди в своем Международном стандарте для отожженной меди как 100% IACS = 58,0 МС/м, при этом падение на 0,393% / ° C при 20 ° C. Поскольку коммерческая чистота улучшилась за последнее столетие, медные проводники, используемые в электропроводке зданий, обычно немного превышают 100% стандарт IACS.

Основным сортом меди, используемым для электрических применений, является электролитически закаленная (ETP) медь (CW004A или ASTM № C11040).Эта медь имеет чистоту не менее 99,90% и имеет проводимость не менее 101% IACS. Медь ETP содержит небольшое количество кислорода (от 0,02 до 0,04%). Если медь с высокой проводимостью требуется для пайки или пайки или для использования в восстановительной атмосфере. , можно использовать особо чистую бескислородную медь (CW008A или обозначение ASTM C10100); она увеличивает проводимость примерно на 1% (т.е. по крайней мере до 101% IACS).

Некоторые проводящие металлы имеют меньшую плотность, чем медь, но требуют больших поперечных сечений для пропускания того же тока и могут быть недоступны, когда основным требованием является ограниченное пространство. Электропроводность алюминия составляет 61% от проводимости меди. Для того же тока пропускная способность, площадь поперечного сечения алюминиевых проводников должна быть на 56% больше, чем у медных. Необходимость увеличения толщины алюминиевого провода ограничивает его использование во многих приложениях, например, в небольших электродвигателях и автомобилях.Однако в некоторых приложениях, таких как воздушные кабели электропередачи, преобладает алюминий, а медь используется редко.

Серебро является драгоценным металлом и единственным металлом с более высокой проводимостью, чем у меди. Проводимость серебра составляет 106% от проводимости отожженной меди по шкале IACS, а удельное сопротивление серебра при 20 °C = 15,9 нОм•м. Стоимость серебра и его низкая прочность на растяжение ограничивают его использование в специальных приложениях, таких как соединительные покрытия и скользящие контактные поверхности, а также в высококачественных коаксиальных кабелях для частот выше 30 МГц.Покрытие проводника.