137,766 Views
Favorite
มนุษย์ใช้ประโยชน์จากพลังงานไฟฟ้ามากมาย โดยการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ เรียกว่า กระแสไฟฟ้า แต่กระแสไฟฟ้าจำเป็นต้องอาศัยตัวนำไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่จะทำจากวัสดุที่เป็นโลหะและนำไฟฟ้าได้ดีอย่างทองแดงหรืออะลูมิเนียม แต่ทราบหรือไม่ว่า ทองแดงที่นิยมใช้กันนั้นกลับไม่ใช่ตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด แล้วอะไรกันล่ะที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด
การนำไฟฟ้าเป็นการกล่าวถึงความสามารถของวัสดุในการส่งผ่านกระแสไฟฟ้าซึ่งเกิดจากการไหลของประจุ วัสดุที่มีความต้านทานต่ำ มีอิเล็กตรอนอิสระอยู่มากกว่าวัสดุอื่น ๆ จะสามารถนำไฟฟ้าได้ดี โดยวัสดุที่มีความต้านทานต่ำที่สุด และนำไฟฟ้าได้ดีที่สุดก็คือ โลหะเงิน รองลงมาคือ ทองแดง ทองคำ และอะลูมิเนียม ตามลำดับ โดยมีค่าความต้านทานดังนี้
| Material |
Resistivity (ohm•meter) |
| เงิน | 1.59 x 10-8 |
| ทองแดง | 1.7 x 10-8 |
| ทองคำ | 2.2 x 10-8 |
| อะลูมิเนียม | 2.8 x 10-8 |
แม้ว่าเงินจะสามารถนำไฟฟ้าได้ดี แต่ว่าราคาของมันก็สูงกว่าวัสดุอื่น ๆ ที่มีความสามารถใกล้เคียง อีกทั้งยังหมองได้ง่าย เพราะมีความไวต่อการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ดังนั้น หากไม่ใช่อุปกรณ์พิเศษที่จำเพาะเจาะจงใช้โลหะเงินเป็นตัวนำไฟฟ้าอย่างพวกดาวเทียมหรือแผงวงจร โดยทั่วไปก็จะใช้วัสดุที่นำไฟฟ้าได้ดีรองลงมา นั่นคือทองแดง
ทองแดงเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีน้อยกว่าเงิน แต่มีราคาถูกกว่า บัดกรีได้ง่ายกว่า อีกทั้งยังสามารถดัดพันกับแกนแม่เหล็กไฟฟ้าได้ง่ายกว่า ดังนั้น มันจึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายทั้งในเครื่องใช้ไฟฟ้า หรือการชุบเคลือบลวดตัวนำ ส่วนทองคำที่มีสมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีรองลงมาจากทองแดงนั้น แม้จะนำไฟฟ้าได้ดี และไม่เป็นสนิมเช่นเดียวกับโลหะอื่น แต่ก็มีราคาสูงเกินไป จึงถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์เฉพาะบางอย่างเท่านั้น โดยอาจจะใช้ในการชุบหรือเป็นเพียงส่วนประกอบเล็ก ๆ ในวัสดุอื่น
อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่สามารถนำไฟฟ้าได้ดีเช่นกัน นอกจากนี้มันยังมีราคาถูกกว่าเงิน ทองแดง และทองคำด้วย แต่อะลูมิเนียมกลับไม่ได้รับความนิยมใช้เป็นวัสดุประกอบเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน เนื่องจากมีข้อเสียตรงที่มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้ง่าย ซึ่งจะทำให้ผิวของมันค่อย ๆ มีความต้านทานที่สูงขึ้น และส่งผลให้เกิดความร้อนสูงเกินไป ซึ่งเป็นอันตรายต่อการใช้งาน
1. อุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของตัวนำไฟฟ้า ทำให้ความสามารถในการนำไฟฟ้าเปลี่ยนไป ซึ่งโดยทั่วไปแล้วการเพิ่มอุณหภูมิของวัสดุจะลดความสามารถในการนำไฟฟ้า ทำให้มีความต้านทานสูง ขณะที่การลดอุณหภูมิจะทำให้ความต้านทานลดลง วัสดุสามารถนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น
2. สิ่งปนเปื้อน สิ่งปนเปื้อนหรือโลหะอื่น ๆ ที่ผสมลงในตัวนำไฟฟ้าจะลดความสามารถในการนำไฟฟ้าลง ตัวอย่างเช่น โดยปกติโลหะเงินนำไฟฟ้าได้ดีที่สุด แต่หากเป็นเงินผสม (Sterling Silver) ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องประดับ จะมีโลหะเงินบริสุทธิ์อยู่ 92.5% ที่เหลือเป็นโลหะอื่น ๆ (เนื่องจากเงินแท้ 100% นั้นมีความอ่อนนุ่ม เมื่อทำเครื่องประดับแล้วจะไม่ได้รูป) เงินประเภทนี้จะนำไฟฟ้ได้ไม่ดีเท่ากับเงินบริสุทธิ์ 100% เพราะโลหะอื่น ๆ ที่ถูกผสมลงไปนั้นจะขัดขวางการไหลของอิเล็กตรอน
3. ขนาดและรูปร่าง ไม่ว่าจะเป็นความยาวหรือพื้นที่หน้าตัดของวัสดุล้วนส่งผลต่อการนำไฟฟ้าและค่าความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำทั้งสิ้น เช่น วัสดุชนิดเดียวกัน มีพื้นที่หน้าตัดขนาดเท่ากัน ชิ้นที่มีความยาวมากกว่า จะมีความต้านทานสูงกว่า และมีการนำไฟฟ้าได้น้อยกว่า
4. สนามแม่เหล็กไฟฟ้า สนามแม่เหล็กมีอยู่ทั่วไปในสภาพแวดล้อมโดยรอบ หากตัวนำไฟฟ้าผ่านสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูง สนามแม่เหล็กเหล่านั้นจะขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำไฟฟ้าได้
5. ความถี่ ความถี่ของกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นจำนวนรอบการสั่นใน 1 วินาที (Hz) มีผลทำให้ความสามารถในการนำไฟฟ้าของตัวนำไฟฟ้าลดลงได้ โดยจะเกิดขึ้นเมื่อความถี่ของกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นมากกว่า 3 GHz (3x109 รอบต่อวินาที) และจะพบในไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น
