Thời học phổ thông, chúng ta đều biết các vật liệu dẫn điện tốt nhất theo thứ tự gồm:
- Bạc đứng đầu. Đây là kim loại dẫn điện tốt nhất mà con người biết đến.
- Đồng đứng thứ hai, chỉ kém bạc khoảng 5 đến 6 phần trăm.
- Vàng đứng thứ ba, dẫn điện kém hơn đồng nhưng rất bền hóa học.
- Nhôm đứng thứ tư, dẫn điện kém hơn đồng khá rõ nhưng nhẹ và rẻ.
- Canxi, magie và kẽm xếp sau, hiếm khi dùng làm dây dẫn chính.
- Sắt và thép dẫn điện kém hơn nhiều, chủ yếu dùng làm kết cấu cơ khí.
Để dễ hình dung, độ dẫn điện quy ước của đồng là 100% thì bạc khoảng 105%, vàng khoảng 70%, nhôm khoảng 60%, sắt chỉ khoảng 15% đến 20%.
Đến đây chắc bạn đã hình dung ra câu trả lời. Tuy nhiên, mình giải thích thêm: Bạc dẫn điện tốt hơn đồng khoảng 5%, nghe thì hấp dẫn nhưng giá bạc đắt, hiện nay lại tăng vọt. Trong khi đồng rẻ hơn nhiều, chỉ bằng 1/100 giá bạc. Chênh lệch giá lớn đến mức lợi ích dẫn điện thêm kia trở nên… xa xỉ.
Đồng còn có độ dẻo rất tốt. Nó dễ kéo thành sợi dài hàng kilomet mà không gãy, không giòn. Nhôm thì nhẹ hơn nhưng mềm và dễ đứt hơn, phải làm dây to hơn để tải cùng dòng điện, thành ra không hẳn tiết kiệm.
Một điểm quan trọng nữa là độ bền hóa học. Đồng bị oxi hóa, nhưng lớp oxit của nó vẫn dẫn điện chấp nhận được. Nhôm thì tạo lớp oxit cách điện, buộc các mối nối phải xử lý rất kỹ, nếu không sẽ nóng, lỏng mối và gây sự cố. Trong hệ thống điện dân dụng, sự ổn định này quan trọng hơn vài phần trăm hiệu suất.
Đồng cũng chịu nhiệt tốt, ít bị biến dạng khi dòng lớn chạy qua, nên an toàn hơn cho dây dẫn trong nhà, nơi không ai muốn dây âm thầm nóng lên sau tường.
Do vậy, ngoài lý do về giá cả vật liệu, đồng được chọn không phải vì nó “giỏi nhất” ở một chỉ số, mà vì nó cân bằng xuất sắc giữa dẫn điện, độ bền cơ học, độ an toàn và chi phí. Kỹ thuật luôn là nghệ thuật chọn thứ “đủ tốt” ở mọi mặt, chứ hiếm khi là “tốt nhất” ở một mặt duy nhất.
- Bạc đứng đầu. Đây là kim loại dẫn điện tốt nhất mà con người biết đến.
- Đồng đứng thứ hai, chỉ kém bạc khoảng 5 đến 6 phần trăm.
- Vàng đứng thứ ba, dẫn điện kém hơn đồng nhưng rất bền hóa học.
- Nhôm đứng thứ tư, dẫn điện kém hơn đồng khá rõ nhưng nhẹ và rẻ.
- Canxi, magie và kẽm xếp sau, hiếm khi dùng làm dây dẫn chính.
- Sắt và thép dẫn điện kém hơn nhiều, chủ yếu dùng làm kết cấu cơ khí.
Để dễ hình dung, độ dẫn điện quy ước của đồng là 100% thì bạc khoảng 105%, vàng khoảng 70%, nhôm khoảng 60%, sắt chỉ khoảng 15% đến 20%.
Đến đây chắc bạn đã hình dung ra câu trả lời. Tuy nhiên, mình giải thích thêm: Bạc dẫn điện tốt hơn đồng khoảng 5%, nghe thì hấp dẫn nhưng giá bạc đắt, hiện nay lại tăng vọt. Trong khi đồng rẻ hơn nhiều, chỉ bằng 1/100 giá bạc. Chênh lệch giá lớn đến mức lợi ích dẫn điện thêm kia trở nên… xa xỉ.
Đồng còn có độ dẻo rất tốt. Nó dễ kéo thành sợi dài hàng kilomet mà không gãy, không giòn. Nhôm thì nhẹ hơn nhưng mềm và dễ đứt hơn, phải làm dây to hơn để tải cùng dòng điện, thành ra không hẳn tiết kiệm.
Một điểm quan trọng nữa là độ bền hóa học. Đồng bị oxi hóa, nhưng lớp oxit của nó vẫn dẫn điện chấp nhận được. Nhôm thì tạo lớp oxit cách điện, buộc các mối nối phải xử lý rất kỹ, nếu không sẽ nóng, lỏng mối và gây sự cố. Trong hệ thống điện dân dụng, sự ổn định này quan trọng hơn vài phần trăm hiệu suất.
Đồng cũng chịu nhiệt tốt, ít bị biến dạng khi dòng lớn chạy qua, nên an toàn hơn cho dây dẫn trong nhà, nơi không ai muốn dây âm thầm nóng lên sau tường.
Do vậy, ngoài lý do về giá cả vật liệu, đồng được chọn không phải vì nó “giỏi nhất” ở một chỉ số, mà vì nó cân bằng xuất sắc giữa dẫn điện, độ bền cơ học, độ an toàn và chi phí. Kỹ thuật luôn là nghệ thuật chọn thứ “đủ tốt” ở mọi mặt, chứ hiếm khi là “tốt nhất” ở một mặt duy nhất.
