1. Comment la conductivité du cuivre pur change avec la température
La conductivité électrique du cuivre pur est très sensible à la température. À mesure que la température augmente, le mouvement thermique des atomes de cuivre s'intensifie, ce qui augmente la diffusion des électrons libres et réduit donc la conductivité.
À température ambiante (20 degrés), le cuivre pur a une conductivité extrêmement élevée.
Lorsque la température augmente, la conductivité diminue de manière presque linéaire.
Lorsque la température baisse, la conductivité augmente considérablement.
Le coefficient de température de résistance du cuivre pur est d'environ 0,00393 par degré. Cela signifie que pour chaque augmentation de température d'un degré, la résistance du cuivre augmente d'environ 0,393 % et la conductivité diminue en conséquence.
À des températures extrêmement basses, comme dans un environnement cryogénique, le cuivre pur présente une conductivité presque supraconductrice-. Dans des conditions de température élevée-proches de son point de fusion, la conductivité chute à un niveau très bas. Cette corrélation négative entre la température et la conductivité est un facteur clé pris en compte dans la conception électrique, en particulier pour les câbles à courant élevé-, les transformateurs et les contacts électriques qui génèrent de la chaleur pendant le fonctionnement.
2. Conductivité et résistivité du cuivre pur
À 20 degrés, les propriétés électriques standards du cuivre pur sont définies comme suit :
Résistivité électrique : 1,7241 × 10⁻⁸ Ω·m
Il s'agit de la valeur standard internationalement acceptée pour le cuivre de haute-pureté.
Conductivité électrique : environ 58,0 MS/m (mégasiemens par mètre)
Conductivité IACS : 100 % IACS
L'IACS (International Annealed Copper Standard) est l'unité la plus courante pour exprimer la conductivité dans l'industrie métallurgique. Par définition, le cuivre pur standard entièrement recuit équivaut à 100 % IACS. Cette valeur sert de référence pour tous les autres matériaux conducteurs. Par exemple, l’aluminium contient environ 61 à 62 % d’IACS, tandis que le laiton ne contient que 20 à 30 % d’IACS.
Ces valeurs s'appliquent au cuivre de haute-pureté supérieure à 99,95 %. Même de petites quantités d'impuretés réduiront la conductivité et augmenteront la résistivité.
3. Différences de conductivité entre les différentes qualités de cuivre pur
Il existe plusieurs qualités courantes de cuivre pur, et leurs différences de conductivité sont relativement faibles mais perceptibles dans les applications de précision.
Cuivre électrolytique à brai dur (ETP Cu, C11000)
Le plus largement utilisé, pureté d'environ 99,90 %. Conductivité : 97 % à 100 % IACS
Utilisé dans les câbles, les jeux de barres, les moteurs et les composants électriques généraux.
Cuivre sans oxygène-(OFC/C10100)
Pureté supérieure à 99,99 %, très faible teneur en oxygène. Conductivité : 100 % à 101,5 % IACS
Légèrement supérieur au cuivre ETP, utilisé dans les appareils-haute fréquence, l'électronique sous vide et les conducteurs de précision.
Cuivre désoxydé au phosphore (DHP Cu, C12200)
Désoxydé avec du phosphore, bon pour le soudage et le brasage. Conductivité : 85 % à 90 % IACS
Inférieur à l'ETP et au cuivre sans oxygène-en raison de sa teneur en phosphore, principalement utilisé dans les tuyaux, les échangeurs de chaleur et les composants de plomberie plutôt que dans les conducteurs-à haut rendement.
En résumé:
Le cuivre-sans oxygène a la conductivité la plus élevée.
Le cuivre ETP est proche de 100 % IACS et est rentable-.
Le cuivre désoxydé au phosphore-a évidemment une conductivité inférieure mais une meilleure aptitude au traitement.
Pour les applications électriques et électroniques générales, le cuivre ETP est suffisant. Ce n'est que dans des environnements à haute-précision, haute-fréquence ou ultra-basse-température que le cuivre sans oxygène-est nécessaire.
