Sähköjohdotus on keskeinen osa kaikkea sähköntuotannosta, tietoliikenteestä, kulutuselektroniikasta ja jopa yksinkertaisimmista piirityöistä. Sähköjohtojen ytimessä ovat johtavat metallit, jotka mahdollistavat sähkön siirtymisen pisteestä toiseen: Johtavimpia kaikista on hopea, jota seuraa tarkasti kupari. Mutta huolimatta hopean asemasta maan johtavimpana metallina, kupari on maailmanlaajuinen standardi sähkötyössä. Vaikka hopealangalla on suurempi johtavuus, sen käytöllä on haittoja, jotka tekevät kuparilangasta paremman vaihtoehdon useimmissa tilanteissa.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Vaikka hopealanka on noin 7 prosenttia johtavampi kuin samanpituinen kuparilanka, hopea on huomattavasti harvinaisempi metalli kuin kupari. Yhdistettynä hopean taipumukseen hapettaa ja menettää tehokkuutta sähköjohtimena, suhteellisen vähäinen johtokyvyn kasvu tekee kuparista järkevämmän vaihtoehdon useimmissa skenaarioissa. Hopealanka on kuitenkin yleensä varattu herkemmille järjestelmille ja erikoiselektroniikalle, jossa korkea johtavuus pienellä etäisyydellä on etusijalla.
Johtokyvyn perusteet
Sähkönjohtavuus on mitta, kuinka hyvin sähkövirta kulkee tietyn materiaalin läpi. Mitä johtavampi tietty materiaali on, sitä vähemmän sähköä menetetään, kun virta kulkee pisteestä pisteeseen, mikä tekee suuresta johtavuudesta ratkaisevan tärkeän johtimille, jotka kuljettavat virtaa yli merkittävän etäisyydet. Se mitataan seimen yksikköinä metriä kohti.
Hopean ja kuparin johtavuus
Hopea ja kupari ovat kaksi johtavinta ihmiskunnan tuntemaa metallia, ja kulta seuraa taaksepäin kolmannella sijalla. Hopeakellojen johtavuus nopeudella 63 x 10 ^ 6 siemens / metri, noin seitsemän prosenttia korkeampi kuin hehkutetun kuparin sähkönjohtavuus, joka on 59 x 10 ^ 6 siemens / metri. Ohmeina mitattuna resistanssin ero (virran kulkiessa menetetty sähkön määrä) pisteestä A pisteeseen B materiaalin läpi), jonka koko on 24 gaugea, 1000 jalkaa pitkä hopea- ja kuparilanka on vähäinen. Kuparilangan vastus on vain 2 ohmia suurempi.
Hapettuminen ja metallien harvinaisuus
Vaikka ero hopean ja kuparilangan suorituskyvyssä on selvä, on olemassa muutamia syitä, joiden vuoksi kuparilangkaa käytetään useammin kuin hopeaa. Huomattavin on runsaasti kuparia verrattuna hopeaan. Maapallolla on huomattavasti enemmän luonnossa esiintyvää kuparia kuin hopeaa, mikä tekee harvinaisemman, tehokkaamman metallin tuotannon huomattavasti kalliimmaksi. Hopea on myös alttiimpi hapettumisen vaikutuksille, erityisesti kosteassa ilmastossa tai erittäin happamassa maaperässä. Johtavat metallit (funktionaalista kultaa lukuun ottamatta) reagoivat veteen, happeen ja / tai rikkiin ja hajoavat ajan myötä puolijohteiksi, jolloin ne ovat paljon vähemmän tehokkaita sähkön siirtämisessä. Vaikka kaikki metallilangat hajoavat ajan myötä, hopean korkea hajoamisaste sen kustannuksiin verrattuna tekee siitä huonon johdotusvaihtoehdon monissa tilanteissa.
Metalli käyttää
Hopean korkeamman hinnan seurauksena hopealanka ja juote ovat markkinarako. Kuparia käytetään johtimissa, liittimissä, painetuissa piireissä ja muissa sähköosissa useilla toimialoilla, mutta hopeaa käytetään yleensä komponenttina erikoiselektroniikassa ja herkissä järjestelmissä, kuten teollisuuskytkimet ja auto yhteystiedot.