Kupferwurde verwendet inElektroinstallationseit der Erfindung derElektromagnetund dieTelegraphin den 1820er Jahren. Die Erfindung derTelefonim Jahr 1876 führte zu einer weiteren Nachfrage nach Kupferdraht als elektrischer Leiter.elektrischer Leiterin vielen Kategorien der elektrischen Verkabelung.Kupferdraht wird verwendet inStromerzeugung, Kraftübertragung, LeistungVerteilung, Telekommunikation, ElektronikSchaltkreise und unzählige Arten vonElektrische Ausrüstung.Kupfer und seine Legierungen werden auch verwendet zur Herstellungelektrische Kontakte. Elektrische Verkabelungin Gebäuden ist der wichtigste Markt für die Kupferindustrie. Ungefähr die Hälfte des gesamten geförderten Kupfers wird zur Herstellung von elektrischen Drähten und Kabelleitern verwendet.
Elektrische Leitfähigkeitist ein Maß dafür, wie gut ein Material eineelektrische Ladung. Dies ist eine wesentliche Eigenschaft in elektrischen Verdrahtungssystemen. Kupfer hat die höchste elektrische Leitfähigkeit aller nicht-Edelmetalle: der elektrische Widerstand von Kupfer=16,78 nΩ•m bei 20 Grad. Besonders reinesSauerstofffreies elektronisches (OFE) Kupferist etwa 1 % leitfähiger (d. h. erreicht mindestens 101 % IACS).
Die Theorie der Metalle im festen Zustand hilft, die ungewöhnlich hohe elektrische Leitfähigkeit von Kupfer zu erklären. In einem KupferAtom, die äußerste 4s-Energiezone, oderLeitungsband, ist nur zur Hälfte gefüllt, so vieleElektronensind in der Lage zu tragenelektrischer StromWenn einelektrisches Feldauf einen Kupferdraht aufgebracht wird, beschleunigt sich die Elektronenleitung in RichtungelektropositivEnde, wodurch ein Strom erzeugt wird. Diese Elektronen stoßen auf Widerstand bei ihrem Durchgang, indem sie mit Fremdatomen, Leerstellen, Gitterionen und Unvollkommenheiten kollidieren. Die durchschnittliche Distanz, die zwischen Kollisionen zurückgelegt wird, definiert als „mittlere freie Weglänge," ist umgekehrt proportional zum spezifischen Widerstand des Metalls. Das Besondere an Kupfer ist seine große mittlere freie Weglänge (bei Raumtemperatur etwa 100 Atomabstände). Diese mittlere freie Weglänge nimmt beim Abkühlen des Kupfers schnell zu.
Aufgrund seiner hervorragenden LeitfähigkeitgeglühtKupfer wurde zum internationalen Standard, an dem alle anderen elektrischen Leiter gemessen werden. Im Jahr 1913 wurde derInternationale Elektrotechnische Kommissiondefinierte die Leitfähigkeit von handelsüblichem reinem Kupfer in seinem International Annealed Copper Standard als 100 % IACS=58,0 MS/m bei 20 Grad, was einer Abnahme um 0,393 %/Grad entspricht. Da sich die handelsübliche Reinheit im letzten Jahrhundert verbessert hat, überschreiten in Gebäudekabeln verwendete Kupferleiter den 100-%-IACS-Standard oft leicht.
Die für elektrische Anwendungen hauptsächlich verwendete Kupfersorte ist ETP-Kupfer (CW004A oderASTMBezeichnung C11040). Dieses Kupfer ist mindestens 99,90 % rein und hat eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 101 % IACS. ETP-Kupfer enthält einen kleinen Prozentsatz anSauerstoff({{0}},02 bis 0,04%). Wenn Kupfer mit hoher Leitfähigkeit benötigt wirdgeschweißtodergelötetoder in einer reduzierenden Atmosphäre verwendet, dannsauerstofffreies Kupfer(CW008A oder ASTM-Bezeichnung C10100) kann verwendet werden.
Einige elektrisch leitfähige Metalle weisen eine geringere Dichte als Kupfer auf, benötigen aber größere Querschnitte, um den gleichen Strom zu leiten, und sind unter Umständen nicht verwendbar, wenn begrenzter Platz eine große Anforderung darstellt.
Aluminiumhat 61 % der Leitfähigkeit von Kupfer. Der Querschnitt eines Aluminiumleiters muss 56 % größer sein als der von Kupfer für die gleiche Strombelastbarkeit. Die Notwendigkeit, die Dicke desAluminiumdrahtbeschränkt seine Verwendung in mehreren Anwendungen, wie z. B. in kleinen Motoren und Automobilen. In einigen Anwendungen wie Antennenelektrische EnergieübertragungKabel, Kupfer wird selten verwendetSilber, a Edelmetall, ist das einzige Metall mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit als Kupfer. Die elektrische Leitfähigkeit von Silber beträgt 106 % der von geglühtem Kupfer auf der IACS-Skala, und der elektrische Widerstand von Silber=15,9 nΩ•m bei 20 Grad. Die hohen Kosten von Silber in Verbindung mit seiner geringenZugfestigkeitbeschränkt sich auf Spezialanwendungen, wie Verbindungs- und Gleitkontaktflächenbeschichtungen sowie Beschichtungen für Leiter in hochwertigenKoaxialkabelbei Frequenzen über 30 MHz eingesetzt
