Wissenschaft

Grundlegendes zu elektrischen, thermischen und Schallleitern

In der Wissenschaft ist ein Leiter ein Material, das einen Energiefluss ermöglicht. Ein Material, das den Fluss geladener Teilchen ermöglicht, ist ein elektrischer Leiter. Ein Material, das die Übertragung von Wärmeenergie ermöglicht, ist ein Wärmeleiter oder Wärmeleiter. Obwohl elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit am häufigsten sind, können andere Arten von Energie übertragen werden. Beispielsweise ist ein Material, das den Durchgang von Schall ermöglicht, ein Schallleiter (akustischer Leiter) (Schallleitfähigkeit bezieht sich auf den Flüssigkeitsfluss in der Technik).

 

Leiter gegen Isolator

Während ein Leiter Energie überträgt, verlangsamt oder stoppt ein Isolator seinen Durchgang. Einige Materialien können für verschiedene Energieformen gleichzeitig Leiter und Isolator sein. Zum Beispiel leiten die meisten Diamanten die Wärme außergewöhnlich gut, sind jedoch elektrische Isolatoren. Metalle leiten Wärme, Strom und Schall.

 

Elektrische Leiter

Elektrische Leiter übertragen elektrische Ladung in eine oder mehrere Richtungen. Jedes geladene Teilchen kann jedoch übertragen werden, da Elektronen Atome umgeben, während Protonen normalerweise im Kern gebunden sind, bewegen sich Elektronen viel häufiger als Protonen. Wie im Meerwasser können auch positiv oder negativ geladene Ionen Ladung übertragen. Geladene subatomare Partikel können sich auch durch bestimmte Materialien bewegen.

Wie gut ein bestimmtes Material einen Ladungsfluss zulässt, hängt nicht nur von seiner Zusammensetzung, sondern auch von seinen Abmessungen ab. Ein dicker Kupferdraht ist ein besserer Leiter als ein dünner; Ein kurzer Draht leitet besser als ein langer. Der Widerstand gegen den Ladungsfluss wird als elektrischer Widerstand bezeichnet. Die meisten Metalle sind elektrische Leiter.

Einige Beispiele für hervorragende elektrische Leiter sind:

  • Silber
  • Gold
  • Kupfer
  • Meerwasser
  • Stahl
  • Graphit

Beispiele für elektrische Isolatoren sind:

  • Glas
  • Die meisten Kunststoffe
  • Reines Wasser

 

Wärmeleiter

Die meisten Metalle sind auch ausgezeichnete Wärmeleiter. Wärmeleitfähigkeit ist Wärmeübertragung. Dies tritt auf, wenn subatomare Teilchen, Atome oder Moleküle kinetische Energie gewinnen und miteinander kollidieren.

Die Wärmeleitung bewegt sich immer in Richtung der höchsten bis niedrigsten Wärme (heiß bis kalt) und hängt nicht nur von der Art des Materials ab, sondern auch von der Temperaturdifferenz zwischen ihnen. Obwohl die Wärmeleitfähigkeit in allen Materiezuständen auftritt, ist sie in Festkörpern am größten, da Partikel enger zusammengepackt sind als in Flüssigkeiten oder Gasen.

Beispiele für gute Wärmeleiter sind:

  • Stahl
  • Merkur
  • Beton
  • Granit

Beispiele für Wärmeisolatoren sind:

  • Wolle
  • Seide
  • Die meisten Kunststoffe
  • Isolierung
  • Gefieder
  • Luft
  • Wasser

 

Schallleiter

Die Übertragung von Schall durch ein Material hängt von der Dichte der Materie ab, da Schallwellen ein Medium benötigen, um sich fortzubewegen. Substanzen mit höherer Dichte sind also bessere Schallleiter als Materialien mit niedriger Dichte. Ein Vakuum kann überhaupt keinen Schall übertragen.

Beispiele für gute Schallleiter sind:

  • Führen
  • Stahl
  • Beton

Beispiele für schlechte Schallleiter wären:

  • Gefieder
  • Luft
  • Karton

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