elektrische Leitfähigkeit?
Kurz:
Was die elektrische Leitfähigkeit ist, muss mir hier keiner erklären. Mir ist aber aufgefallen, dass in mancher Literatur die Leitfähigkeit von Kupfer mit 56 angegeben wird, wogegen es in anderer Literatur mit 58 angegeben ist.
Kann es sein, dass sich der Wert geändert hat, weil das Kupfer inzwischen reiner hergestellt werden kann? Während meiner Lehrzeit wurde Kupfer noch mit 56 angegeben, Aluminium mit 33.
6 Antworten
Der Wert hat sich nicht geändert.
Die 58,00 MS/m sind der "International Annealed Copper Standard". Reale Kabel sind dann in "% I.A.C.S." angegeben.
Jetzt sollte man eigentlich meinen, dass 100% das bestmögliche ist das man physikalisch erreichen kann. Tatsächlich gibt es hochwertige Kabel die etwa 103% IACS aufweisen.
Man kann also sagen, dass 100% ein ziemlich gutes Kabel ist, aber eben nicht das bestmögliche.
Es gibt halt Kupfer und Kupfer. Wird das Kupfer normal hergestellt, dann hat das Metallgitter viele Störstellen die die Leitfähigkeit beeinträchtigen. Diese Störstellen im Gitter können durch ausglühen größtenteils entfernt werden. Dadurch erreichen ausgeglühte (engl. Annealed) Kupferleiter eine bessere Leitfähigkeit.
D.h. ein Kupferdraht der nur gezogen wurde hat dann etwa 56 MS/m, ein gezogener und ausgeglühter Draht hat dann etwa 58 MS/m. Die Reinheit bzw. Legierung des Kupfers und wie der Draht gefertigt werden hat dann natürlich großen Einfluss auf den tatsächlichen Wert.
Und da man bei Kabeln das IACS eingeführt hat, macht es Sinn, den Leitwert dafür auswendig zu lernen, dann kann man im Datenblatt eines Kabels die %IACS nehmen und für den benötigten Zweck umrechnen, z.B. um die Verluste im Kabel berechnen zu können.
Das kommt darauf an was Du da berechnen willst.
Ist es einfaches Kupfer, dann nimmst Du den "schlechteren", ist es ausgeglühtes Kupfer (modernes Kabel) nimmst Du den "besseren" Wert.
Und wenn Du es ganz genau haben willst, dann guck im Datenblatt nach dem %IACS und rechne damit die 58 entsprechend auf den wahren Wert um.
Sooooo genau muss es nicht sein, danke. IdR wird eine solche Genauigkeit ja auch gar nicht gefordert. Der Wert von 56 ist hinreichend genug. Interessant wird er erst, wenn man an Grenzen stößt. Aber da kann man sich mit der Kabellänge etwas behelfen.
Die entsprechenden Werte hängen auch von der jeweiligen Temperatur ab. Ohne die Temperaturangabe lassen sich diese Messwerte nicht vergleichen.
Interessant: ich habe die Zahl für den spezifischen Widerstand von Kupfer, ρ=0,0178Ωmm²/m immer noch auswendig im Kopf - und das nach 45 Jahren. Ich erinnere mich noch, als wir mit dem Rechenschieber Grundlagen der Elektrotechnik in der Schule lernten und ich das erste Mal als 15-Jähriger Knirps vom spezifischen Widerstand hörte. Wir rechneten so ziemlich alle Aufgaben von Lindner Elektroaufgaben durch und da bleibt das dann lebenslang hängen - arg irgendwie!
Dieser Wert wäre dann tatsächlich bei 56 für die Leitfähigkeit und nicht bei 58. Kann es sein, dass 58 bei T=0°C gilt?
Jedenfalls ist Kupfer nicht Kupfer - der spezifische Widerstand häng auch vom Reinheitsgread und der Güte des Kristallgitters ab: Das macht sich bei tiefen Temperaturen bemerkbar, wo der Widerstand gegen den sog. Restwiderstand geht. Das Verhätnis der Werte bei 0K und 273K wird das Restwiderstandverhältnis (RRR) angegeben. Wenn es so starke Unterschiede bei tiefen Temperaturen gibt, gibt es natürlich kleine Unterschiede bei Raumtemperatur und das erklärt die leicht unterschiedlichen Werte. Kupferdraht ist ja gezogen und nicht asgeglüht, hat daher mehr Störstellen im kristallgitter und damit einen höheren Restwiderstand.
Rechenschieber richtig, kann mich noch gut erinnern.
Im 3. Lehrjahr kamen die ersten "Taschenrechner" auf, die man auch kaufen konnte. Da kam die Frage auf, ob "Taschenrechner" bei Prüfungen zugelassen sind. Es wurde abgelehnt. Da sich viele Lehrlinge "Taschenrechner" nicht leisten konnten, und nur große Betriebe ihren Lehrlingen "Taschenrechner" spendieren konnten.
Mein erster "Taschenrechner" mit Röhrendisplay hat 99,- DM gekostet. War aber schon ein 'Wissenschaftler', lange nach der Lehre.
https://www.metatechnisches-kabinett.de/rechner/ti/ti-51-iii/
das war mein erster (1978)
1980 hatte ich dann den TI-58-C und den verwendete ich noch Jahrzehnte:
https://en.wikipedia.org/wiki/TI-59_/_TI-58#/media/File:Texas_Instruments_TI_Programmable_58.jpg
Die Schätzlatte war diese: https://joernluetjens.de/sammlungen/rechenschieber/Tasche/39.jpg
Was Taschenrechner betrifft, finde ich, dass die damaligen brauchbarer waren als die heutigen.
Scheint mir der Messgenauigkeit zusammen zu hängen.
Es gibt Leitfähigkeitsrechner im Netz. Nach Überprüfung rechnen diese ebenfalls mit 56.
Ist mir aber nur deshalb aufgefallen, weil ich mir einen eigenen programmieren wollte. Ich habe lange nach dem Fehler gesucht, der nicht vorhanden war. Ich kam immer zu einem anderen Ergebnis, als die Netzrechner.
Also hier steht, dass bereits ein Standard von vor hundert Jahren die Leitfähigkeit mit gut 58 MS/m angegeben hat.
https://kupfer.de/anwendungen/elektrotechnik-und-energie/elektrische-leiterwerkstoffe/
Siehe hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Leitf%C3%A4higkeit
Auf dieser Seite wird die elektr. Leitfähigkeit einmal mit 56 angegeben und einmal, mit einem Bezug auf einen andere Literatur, mit 58.
Darum meine Frage.
Wenn ich in der Berufsschule mit 56 rechnete, waren die Aufgaben immer richtig. Wie kann das sein, wenn dagegen 58 richtig ist.
In der Fußnote steht dann
"Für Kupferkabel gilt typisch ca. 56*10^6 S/m (kein reines Kupfer)."
Da scheint die Reinheit einen merklichen Einfluss auf die Leitfähigkeit zu haben. Das hochreine Laborkupfer, an dem die Naturwissenschaftler ihre Messungen machen, leitet etwas besser als das Kabelkupfer, das man in Leitungen verwendet.
Seien es unbeabsichtigte Verunreinigungen aber auch nicht auszuschließen, dass man sogar zusätzlich was dazumischt, um andere Eigenschaften des Kupfers zu verbessern. Wäre ja ein Grund, wenn es dann weniger spröde wäre und nicht bricht, was man beim Kabel so überhaupt nicht brauchen kann.
Würde es mir bei der Berechnung nutzen, wenn ich dann den Mittelwert nehme also 57.
Da liege ich zwischen dem schlechtesten (Standard) und dem besseren (dafür eher seltenen) Wert.