구리 도체 및 구리의 특성

구리 1820년대에 전자석과 전신이 발명된 이후 전선에 사용되었습니다. 1876년 전화가 발명되면서 전기 도체로 구리선이 필요하게 되었습니다.구리는 많은 종류의 와이어에서 전기 전도체입니다. 구리 와이어는 발전, 전송, 분배, 통신, 전자 회로 및 수많은 유형의 전기 장비에 사용됩니다. 구리 및 그 합금은 전기 접점을 만드는데도 사용됩니다. 건물의 와이어 구리 산업에서 가장 중요한 시장입니다. 채굴된 모든 구리의 약 절반이 전선 및 케이블 도체를 만드는 데 사용됩니다..

구리의 특성

전기 전도성:

전기 전도도는 재료가 전하를 운반하는 능력을 측정합니다. 이는 전기 배선 시스템의 기본 속성입니다. 구리는 모든 비귀금속 중에서 전도도가 가장 높습니다(20 °C에서 구리 저항률 = 16.78 nΩ•m).고체 금속 이론은 구리의 비정상적으로 높은 전기 전도성을 설명하는 데 도움이 됩니다. 구리 원자에서 가장 바깥쪽의 4s 에너지대 또는 전도대는 절반만 채워져 있어 많은 전자가 전류를 전달할 수 있습니다. 구리 와이어에서 전자의 양극 단자로의 전도가 가속되어 전류를 생성합니다. 이러한 전자는 불순물 원자, 공극, 격자 이온 및 결함과 충돌하여 저항에 직면합니다. 충돌 사이의 평균 이동 거리는 '로 정의됩니다. 평균 자유 경로'는 금속의 저항률에 반비례합니다. 구리는 긴 평균 자유 경로(실온에서 약 100 원자 거리)가 독특합니다. 구리가 냉각됨에 따라 자유 경로가 급격히 증가함을 의미합니다..

우수한 전도성으로 인해 어닐링된 구리는 다른 모든 전기 전도체의 국제 표준이 됩니다. 1913년 국제 전기 기술 위원회(International Electrotechnical Commission)는 어닐링된 구리에 대한 국제 표준에서 상업적으로 순수한 구리의 전도도를 100% IACS = 58.0 MS/m로 정의했습니다. 20 °C에서 0.393%/°C 감소. 지난 세기 동안 상업적 순도가 향상됨에 따라 건물 전기 배선에 사용되는 구리 도체는 일반적으로 100% IACS 표준을 약간 초과합니다.

전기 응용 분야에 사용되는 기본 구리 등급은 ETP(Electrolytic Toughened) 구리(CW004A 또는 ASTM 번호 C11040)입니다.이 구리는 순도가 99.90% 이상이며 전도성이 101% 이상의 IACS입니다.ETP 구리에는 소량의 산소(0.02 ~ 0.04%)가 포함되어 있습니다. 납땜 또는 브레이징 또는 환원 분위기에서 사용하기 위해 전도성이 높은 구리가 필요한 경우 , 초순수 무산소 구리(CW008A 또는 ASTM 지정 C10100)를 사용할 수 있으며 전도도를 약 1%(즉, IACS 101% 이상) 증가시킵니다.

여러 전도성 금속은 구리보다 밀도가 낮지만 동일한 전류를 전달하려면 더 큰 단면이 필요하며 제한된 공간이 주요 요구 사항인 경우 사용할 수 없습니다. 알루미늄의 전기 전도도는 구리의 61%입니다. 동일한 전류에 대해 알루미늄 도체의 단면적은 구리보다 56% 커야 합니다. 알루미늄 와이어의 두께를 증가시켜야 하는 필요성으로 인해 소형 전기 모터 및 자동차와 같은 많은 응용 분야에서 사용이 제한됩니다.그러나 가공 송전 케이블과 같은 일부 응용 분야에서는 구리가 거의 사용되지 않는 반면 알루미늄이 우세합니다.

은은 귀금속이며 구리보다 전도성이 높은 유일한 금속입니다. 은의 전도도는 IACS 스케일에서 어닐링된 구리의 전도도의 106%이며, 20 °C = 15.9 nΩ•m에서 은의 저항률은 15.9 nΩ•m입니다. 은의 가격과 낮은 인장 강도로 인해 연결 도금 및 슬라이딩 접촉 표면과 같은 특수 응용 분야와 30MHz 이상의 주파수에 대한 고품질 동축 케이블에서의 사용이 제한됩니다.지휘자 도금.