Hvort er gull eða silfur betri leiðari og hvað með kopar?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvort er gull eða silfur betri leiðari og hvað með kopar?
Spurningin í heild sinni hljóðaði svona:

Hvort er gull eða sifur betri leiðari? Er eðlisviðnám gulls minna en silfurs? Hver er svo samanburður við hinn ódýra kopar?

Ég geri ráð fyrir að hér sé átt við rafleiðni en ekki varmaleiðni.

Ef spenna er sett á leiðara þannig að annar endinn (skautið) er plús og hinn mínus, fara rafeindir á milli skautanna. Hversu mikið viðnám leiðarinn hefur gegn þessum straumi rafeinda er háð efninu sem leiðarinn er gerður úr. Eðlisviðnám r er skilgreint með jöfnunni

\[r = R\frac{A}{L}\]

Þar sem R er viðnám ákveðins leiðara með lengd L og þverskurðarflatarmál A. Einingin á eðlisviðnámi er Ohm\(\cdot\)m. Eðlisviðnám er því innri eiginleiki efnisins, en viðnámið R er eiginleiki ákveðins leiðara með ákveðna lengd og ákveðið þversnið. Eðlisleiðni σ er skilgreind sem \(σ = 1/r\).

Eðlisleiðni málma er vel þekkt. Kopar er mjög góður rafleiðari og til að einfalda samanburð milli málma skilgreinum við rafleiðni hjá hreinum kopar sem 100 (einingin er kölluð %IACS). Í töflunni eru tölur um eðlisleiðni og eðlismassa fyrir nokkra algenga málma við 20°C. Upplýsingarnar eru fyrir hreina málma en ekki málmblöndur.

	Títan	Stál	Mg	Ál	Gull	Kopar	Silfur
Eðlisleiðni, %IACS	3	17	39	63	69	100	106
Eðlisleiðni/ρ, %IACS/ρ	0,7	2,1	22	23	3,6	11	10,1
Eðlismassi, ρ, g/cm3	4,5	7,9	1,7	2,7	19,3	8,9	10,5

Súluritið á mynd 1 sýnir þessar niðurstöður á myndrænu form. Við sjáum að silfur er besti rafleiðarinn og kopar sá næstbesti. Gull hefur mun minni rafleiðni en silfur og kopar. Versti rafleiðarinn á þessu lista er títan, með einungis 3% af leiðni kopars.

Hér á Íslandi er rafmagn framleitt með vatnsafli eða jarðhita. Flytja þarf rafmagnið frá virkjunum til notenda og til þess þarf háspennulínur sem hengdar eru upp í há möstur. Þá vaknar spurningin, hvaða málmur gefur bestu leiðni miðað við massa. Til að átta okkur á því deilum við með eðlismassa í eðlisleiðni, sjá töflu. Þá fáum við stærð sem segir okkur, fyrir ákveðið rúmmál af leiðara, hve mikla leiðni við fáum fyrir hvert kíló af málminum. Þær niðurstöður eru sýndar á mynd 2. Þar sést að af öllum þessum málmum gefur ál mesta leiðni fyrir hvert kíló. Magnesín er örlítið lakari. Kopar og silfur eru einungis hálfdrættingar á við ál og magnesín. Ein afleiðing af þessu er að ál er notað í háspennulínur. Þær eru reyndar með stálkjarna til að gefa nægilegan styrk, en leiðarinn er úr áli.

Myndir:

• Úr safni höfundar.
• File:Silver crystal.jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 16.03.2016).

...