อะไร...นำกระแสไฟฟ้าได้ดีที่สุด (ทอง หรือ เงิน หรือ ทองแดง ???)

...หลายๆท่านเข้าใจว่าทอง บ้างท่านบอกเงิน

• ก่อนอื่นต้องทำความรู้จักกับ…ค่า electrical resistivity ( ρ ) กันก่อนนะครับ

• สภาพต้านทานไฟฟ้า (อังกฤษ: electrical resistivity) คือปริมาณการวัดของการต่อต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าในวัสดุ ค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าต่ำบ่งชี้ว่าวัสดุยินยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้ง่าย หน่วยในระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศของสภาพต้านทานไฟฟ้าคือ โอห์ม เมตร (Ωm) ซึ่งจะแสดงในรูปแบบอักษรกรีกตัว ρ (โร)

• ค่าต้านทานไฟฟ้าของโลหะ (ที่ 20 °C)

1. เงิน-Silver = 1.59×10−8 Ω•m
2. ทองแดง-Cupper = 1.68×10−8 Ω•m
3. ทองคำ-Gold = 2.44×10−8 Ω•m
4. อลูมิเนียม-Aluminium 2.82×10−8 Ω•m

อ้างอิงจาก วิกิพิเดีย http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_resistivity

* จากสูตรคำนวณ ความต้านทานไฟฟ้า

R = ρ l / A

(ที่ท่อง ๆ กันว่า อาร์ เท่ากับ โร แอล /เอ คุ้น ๆ กันมั้ย ม.3 ก็เรียน…จำได้กันมั้ยเอ่ย)

* หากธาตุตัวใดมีค่า electrical resistivity ( ρ ) ต่ำก็แสดงว่า นำกระแสไฟฟ้าได้ดี

โดยที่
: l คือ ความยาวตัวนำไฟฟ้า
: A คือ พื้นที่หน้าตัดของตัวนำไฟฟ้า
: R คือ ความต้านทานทางไฟฟ้า

* ดังนั้นถ้าตัวนำที่เอามาเปรียบเทียบมีขนาดเดียวกัน

* จะได้ว่า R แปรผันตาม ρ เท่านั้น

* วัสดุที่มี ρ ต่ำที่สุด คือ “ เงิน ” จึงมีความต้านทานต่ำสุด และหมายถึงสามารถนำไฟฟ้าได้ดีที่สุด


^ แต่ที่เข้าใจกันว่า ^

Q1) ทำไมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นำทองมาทำเป็นจุดเชื่อมต่อหรือ พวกหน้าคอนแทคต่างๆ หรือ แม้กระทั่งฝากสายสัญญาณเครื่องเสียง ก็บอกว่าเป็นทองจะนำกระแสไฟฟ้าได้ดีนั้น

คำตอบ

• เพราะเมื่อนำกระแสไฟฟ้าไหลผ่านโลหะแล้วชุบในบ่อทอง ทองก็จะติดโลหะนั้นมา ซึ่งเงินไม่สามารถทำได้
• และที่เขานิยมเอาทองคำมาเคลือบผิวลายวงจรหรือหน้าสัมผัสแบบไม่มีการอาร์ค ก็เพราะมันไม่เกิดออกไซด์ หรือไม่เป็นสนิม ซึ่งทั้งเงิน ทองแดง และอลูมิเนียม สามารถเกิดออกไซด์ได้ง่าย
• แต่ถ้าหน้าสัมผัสเกิดการอาร์คได้ง่าย เช่น หน้าสัมผัสของรีเลย์ จะใช้ทองคำขาว เพราะนอกจากจะไม่เกิดออกไซด์แล้ว ยังเป็นโลหะที่เกิดการอาร์คน้อยและมีระยะเวลาการอาร์คสั้นมากกว่าตัวนำชนิดอื่น โดยยอมแลกกับค่าความนำไฟฟ้าที่ต่ำลงมา เพราะการอาร์คนั้นนอกจากจะทำให้หน้าสัมผัสเสียหายแล้ว ยังอาจทำให้หน้าสัมผัสละลายติดกันได้ด้วย ซึ่งผลเสียมีมากและอันตรายกว่าการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าไปเป็นความร้อนจากความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุที่ใช้ทำหน้าสัมผัส

Q2) หลายคนอาจสงสัยว่าทองแดงนำไฟฟ้าดีกว่าอลูมิเนียม แต่ทำไมสายไฟแรงสูงจึงใช้อลูมิเนียม

คำตอบ

• นั่นก็เพราะทองแดงหนักกว่าอลูมิเนียมมาก ถึงแม้ในการรองรับกระแสไฟฟ้าในปริมาณที่เท่ากันจะต้องใช้สายอลูมิเนียมที่มีขนาดใหญ่กว่าทองแดงเป็นเท่าตัว แต่น้ำหนักก็ยังน้อยกว่าทองแดงอีก (อลูมิเนียมหนักเพียง 1 ใน 3 ของทองแดงที่ปริมาตรเท่ากัน)
• และหากต้องการให้นำกระแสไฟฟ้าเท่ากัน ราคาอลูมิเนียม จะถูกว่า ทองแดง

สรุปว่า

• โลหะที่นำกระแสไฟฟ้าได้ดีที่สุด เรียงลำดับจากมากไปน้อย 4 อันดับแรก คือ เงิน - ทองแดง - ทอง - อลูมิเนียม

• โลหะที่ราคาแพง เรียงลำดับจากมากไปน้อย 4 อันดับแรก คือ ทอง - เงิน - ทองแดง - อลูมิเนียม