Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Elektronik

Hvad er ledningsevnen af ​​kobber?

Når du overvejer anvendeligheden af ​​ethvert metal, skal ledningsevne tages i betragtning. Ledningsevne består virkelig af to egenskaber, elektriske og termiske (varme). Selv om kobber længe har været værdsat for sine gode varme- og elektriske ledningsegenskaber, skal også andre faktorer, såsom styrke, korrosionsbestandighed og formbarhed overvejes. Løsninger på problemer, der rejses af disse overvejelser, kan påvirke ledningsevnen.

Elektrisk ledningsevne

Keytometals.com siger, at elektrolytisk hårdhøjde (ETP) kobber, det foretrukne materiale til strømbærende medlemmer, har en ledningsevne rating på 101 procent IACS (International Annealed Copper Standard) i blødt temperament med 220 MPa (megapascals, en stressenhed) trækstyrke og 97 procent i foråret rullet temperament med en trækstyrke på 345 til 380 MPa. Under standarden udtrykkes ledningsevne som en procentdel af standarden. Et hundrede procent IACS repræsenterer en ledningsevne på 58 megasimeter pr. Meter (MS /m) svarende til en resistivitet på 1/58 ohm pr. Meter for en tråd en kvadrat millimeter i tværsnit. ETP er 99,9 procent kobber og 0,04 procent oxygen. En megapascal svarer til 10 bar eller ca. 145.038 pund pr. Kvadrat inch.

Termisk ledningsevne

Ledende varmeoverførsel beregnes ved Fouriers lov, nemlig q = k A dT /s, hvor q er lig med varmeoverført pr. tidsenhed (watt eller britiske termiske enheder [BTU] pr. time), A er lig med varmeoverføringsareal (kvadratmeter eller kvadratmeter), k svarer til materialets termiske ledningsevne (watt pr. meter gange grader Kelvin eller watt pr. meter gange grader celsius , eller Btu pr. [time gange grader Fahrenheit gange fødder kvadreret delt med fødder]), dT svarer til temperaturforskel på tværs af materialet (i Kelvin eller grader Celsius eller Grader Fahrenheit), og s er lig med materialetykkelse (meter eller fødder). Så har kobber ved 25, 125 og 225 grader en termisk ledningsevne på henholdsvis 401.000, 400.000 og 398.000 watt per meter Kelvin.

Ledningsevne og andre overvejelser

Kun sølv er en bedre elektrisk leder end kobber. Korrosionsbestandighed, bearbejdelighed, træthedskarakteristika, formbarhed, formbarhed og styrke er andre faktorer, der overvejes i metalapplikationer. Kobber har været foretrukket over sølv til elektriske anvendelser på grund af den relative udgift af sølv og den hastighed, hvormed sølv korroderer. For at forbedre egenskaber end ledningsevne er kobber legeret med andre metaller. Fortynding af kobber fra dets rene tilstand forårsager et hurtigt fald i dets ledende kraft. Brasser og bronzer, der er 60 til 80 procent kobber, har konduktivitetsgrader på 25 til 50 procent IACS.

Design overvejelser

Brugen af ​​kobber og omfanget eller udvælgelsen af ​​materiale, der skal legeres er underkastet betydelige præstationsmæssige overvejelser, hvor styrke og ikke-maleabilitet er afvejning mod ledningsevne. En design overvejelse bliver, om den reducerede konduktivitet er acceptabel.

Fremtiden

Med øget vægt på effektiv strømforbrug har strømindustrien ledt efter forbedrede ledende materialer til normale omgivelser, mens søgning efter superledere fortsætter.