1. Hoe de geleidbaarheid van puur koper verandert met de temperatuur
De elektrische geleidbaarheid van puur koper is zeer temperatuurgevoelig. Naarmate de temperatuur stijgt, wordt de thermische beweging van koperatomen intenser, waardoor de verstrooiing van vrije elektronen toeneemt en daardoor de geleidbaarheid afneemt.
Bij kamertemperatuur (20 graden) heeft puur koper een extreem hoge geleidbaarheid.
Wanneer de temperatuur stijgt, neemt de geleidbaarheid vrijwel lineair af.
Wanneer de temperatuur daalt, neemt de geleidbaarheid aanzienlijk toe.
De weerstandstemperatuurcoëfficiënt voor zuiver koper bedraagt ongeveer 0,00393 per graad. Dit betekent dat voor elke temperatuurstijging van 1 graad de weerstand van koper met ongeveer 0,393% toeneemt, en de geleidbaarheid dienovereenkomstig afneemt.
Bij extreem lage temperaturen, zoals in een cryogene omgeving, vertoont puur koper een bijna supergeleidende--achtige geleidbaarheid. Bij hoge- temperaturen dichtbij het smeltpunt daalt de geleidbaarheid tot een zeer laag niveau. Deze negatieve correlatie tussen temperatuur en geleidbaarheid is een sleutelfactor bij elektrisch ontwerp, vooral voor hoogstroomkabels, transformatoren en elektrische contacten die tijdens bedrijf warmte genereren.
2. Geleidbaarheid en weerstand van puur koper
Bij 20 graden worden de standaard elektrische eigenschappen van puur koper als volgt gedefinieerd:
Elektrische weerstand: 1,7241 × 10⁻⁸ Ω·m
Dit is de internationaal geaccepteerde standaardwaarde voor koper met een hoge-zuiverheid.
Elektrische geleidbaarheid: Ongeveer 58,0 MS/m (megasiemens per meter)
IACS-geleidingsvermogen: 100% IACS
IACS (International Annealed Copper Standard) is de meest gebruikelijke eenheid voor het uitdrukken van geleidbaarheid in de metaalindustrie. Standaard volledig gegloeid puur koper is per definitie gelijk aan 100% IACS. Deze waarde dient als referentie voor alle andere geleidende materialen. Aluminium bestaat bijvoorbeeld uit ongeveer 61-62% IACS, terwijl messing slechts 20-30% IACS bevat.
Deze waarden zijn van toepassing op koper met een hoge-zuiverheid en een zuiverheid van meer dan 99,95%. Zelfs kleine hoeveelheden onzuiverheden zullen de geleidbaarheid verlagen en de weerstand verhogen.
3. Geleidbaarheidsverschillen tussen verschillende zuivere koperkwaliteiten
Er zijn verschillende gangbare soorten puur koper, en de verschillen in geleidbaarheid zijn relatief klein, maar merkbaar bij precisietoepassingen.
Elektrolytisch koper met zware spoed (ETP Cu, C11000)
Meest gebruikt, zuiverheid ongeveer 99,90%. Geleidbaarheid: 97%–100% IACS
Gebruikt in kabels, rails, motoren en algemene elektrische componenten.
Zuurstof-Vrij koper (OFC / C10100)
Zuiverheid boven 99,99%, zeer laag zuurstofgehalte. Geleidbaarheid: 100%–101,5% IACS
Iets hoger dan ETP-koper, gebruikt in hoogfrequente apparaten, vacuümelektronica en precisiegeleiders.
Fosfor gedeoxideerd koper (DHP Cu, C12200)
Gedeoxideerd met fosfor, goed voor lassen en solderen. Geleidbaarheid: 85%–90% IACS
Lager dan ETP en zuurstof{0}}vrij koper vanwege het fosforgehalte, dat voornamelijk wordt gebruikt in leidingen, warmtewisselaars en sanitaire componenten in plaats van hoog- efficiëntiegeleiders.
Samengevat:
Zuurstof-vrij koper heeft de hoogste geleidbaarheid.
ETP-koper is bijna 100% IACS en kosteneffectief.
Fosfor-gedeoxideerd koper heeft duidelijk een lagere geleidbaarheid maar een betere verwerkbaarheid.
Voor algemene elektrische en elektronische toepassingen is ETP-koper voldoende. Alleen in omgevingen met hoge-precisie, hoge- frequentie of ultra-lage- temperaturen is zuurstof-vrij koper nodig.
