W naszym codziennym życiu przewody i kable, które napotykamy, w rzeczywistości skrywają bitwę o wybór materiału. Nie wszystkie metale mogą spełnić zadanie umożliwienia płynnego przepływu prądu. Kto więc jest najbardziej odpowiedni? Odpowiedź nieuchronnie wiąże się ze srebrem, miedzią i aluminium.
Srebro ma największą przewodność. Teoretycznie użycie srebra w kablach może sprawić, że elektrony będą ścigać się jak samochody wyścigowe. Problem polega jednak na tym, że srebro jest zbyt drogie. Większość ludzi nie może sobie na to pozwolić. Tylko te urządzenia o wyjątkowo wysokich wymaganiach sygnałowych, jak niektóre topowe kable audio i ważne instrumenty, są skłonne zastosować srebro. Coraz częściej ludzie wybierają miedź. Miedź ma współczynnik przewodności ustępujący jedynie srebrowi, a także jest trwała i łatwa w obróbce. Elektrownie, telekomunikacja i obwody domowe – te główne linie są w większości zdominowane przez miedź.
Przewodność aluminium stanowi tylko około 60% przewodności miedzi. Wydaje się, że trochę brakuje? Ale aluminium jest lekkie i ma gęstość zaledwie-jednej trzeciej gęstości miedzi. Kosztuje również mniej pod względem kosztów. Na przykład w-liniach energetycznych znajdujących się na dużych wysokościach i w przesyłach energii o ultra-wysokim napięciu zamiast miedzi stosuje się aluminium, ponieważ wydłużenie odległości i zmniejszenie masy są ważniejsze niż przewodność. Ponadto stopy aluminium mogą również wzmacniać. W wielu regionach Australii i Ameryki Północnej wiele napowietrznych linii energetycznych preferuje aluminium.
Właściwości samego materiału determinują dolną linię przewodnika. Na poziomie atomowym im bardziej aktywne są zewnętrzne elektrony, tym lepiej materiał może umożliwić szybki przepływ prądu. Ale prawda nie jest taka prosta. Wraz ze wzrostem czystości poprawia się wydajność. Niezależnie od tego, czy jest to miedź, czy aluminium, im więcej jest zanieczyszczeń, to tak, jakby wcisnąć na autostradę masę przeszkód. Kiedy elektrony napotkają w połowie drogi atomy tlenu, fosforu i innych zanieczyszczeń, zostaną „utknięte”, a opór natychmiast wzrasta. Miedź beztlenowa-o wysokiej czystości- potrafi dokładnie oczyścić te zanieczyszczenia, dlatego jest bardzo popularna w kablach audio i pomiarowych.
Jeśli chodzi o przetwarzanie, różne procesy powodują również, że materiały zachowują się inaczej. Na przykład podczas ciągnienia miedzi struktura krystaliczna wydłuża się i pojawiają się różne defekty i zniekształcenia. Te zdeformowane obszary są wrogami elektronów, charakteryzującymi się dużym prawdopodobieństwem rozproszenia i dużą rezystancją. Wyżarzanie może „naprawić” te defekty, sprawiając, że ziarna będą grubsze i bardziej jednolite, a także poprawi się-przewodność. Na tym polega różnica między „miękką miedzią” a „twardą miedzią” na rynku. Miękka miedź powstaje w wyniku wyżarzania, a jej przewodność jest lepsza.
Jeśli chodzi o transmisję sygnałów prądu przemiennego, zwłaszcza sygnałów-o wysokiej częstotliwości, prąd nie rozprowadza się już równomiernie, ale koncentruje się na powierzchni przewodnika. Nazywa się to efektem skóry. Gdy sygnał przemieszcza się po powierzchni, przewodność warstwy powierzchniowej materiału staje się coraz ważniejsza. Dlatego wiele kabli częstotliwości radiowych ma konstrukcję kompozytową z aluminium-pokrytego miedzią lub miedzi-pokrytej srebrem. Może to zapewnić wysoką przewodność warstwy zewnętrznej, jednocześnie kontrolując koszt i wagę. Na przykład w okablowaniu centrum danych i transmisji sprzętu-o wysokiej częstotliwości ten kabel kompozytowy jest coraz częściej stosowany.
Wybór różnych materiałów przewodzących nie opiera się tylko na tym, kto dyryguje szybciej, ale także na rzeczywistych wymaganiach sceny i budżecie. Inżynierowie często muszą znaleźć trójkątną równowagę pomiędzy wydajnością, niezawodnością i ekonomią. Na przykład w liniach sygnałowych metra miejskiego nie można stosować aluminium, ponieważ najważniejsza jest wytrzymałość na rozciąganie i stabilność sygnału. Jednak w przypadku długodystansowych-linii przesyłowych energii elektrycznej na obszarach wiejskich preferowanym wyborem staje się aluminium. Na przykład niektóre linie energetyczne japońskiej firmy Shinkansen również mają konstrukcję aluminiową-pokrytą miedzią, co zapewnia równowagę między wytrzymałością a transmisją.
Nowe trendy mają nie tylko kable, ale także branża elektryczna. W dziedzinie pojazdów elektrycznych zapotrzebowanie na lżejsze kable doprowadziło do spopularyzowania kabli aluminiowych, ale niektóre-nowe pojazdy zasilane z najwyższej półki nadal nalegają na stosowanie miedzi-o wysokiej czystości. Niektórzy twierdzą, że aluminium zastąpi miedź, ale w rzeczywistości oba mają swoje własne zastosowania.
