Wissenschaft

Was ist elektrische Leitfähigkeit?

Die elektrische Leitfähigkeit ist das Maß für die Menge an elektrischem Strom, die ein Material führen kann, oder für die Fähigkeit, einen Strom zu führen. Die elektrische Leitfähigkeit wird auch als spezifische Leitfähigkeit bezeichnet. Die Leitfähigkeit ist eine intrinsische Eigenschaft eines Materials.

 

Einheiten der elektrischen Leitfähigkeit

Die elektrische Leitfähigkeit wird mit dem Symbol σ bezeichnet und hat SI- Einheiten von Siemens pro Meter (S / m). In der Elektrotechnik wird der griechische Buchstabe κ verwendet. Manchmal steht der griechische Buchstabe γ für Leitfähigkeit. In Wasser wird die Leitfähigkeit häufig als spezifische Leitfähigkeit angegeben, was ein Maß im Vergleich zu reinem Wasser bei 25 ° C ist.

 

Beziehung zwischen Leitfähigkeit und spezifischem Widerstand

Die elektrische Leitfähigkeit (σ) ist der Kehrwert des spezifischen elektrischen Widerstands (ρ):

σ=1 / ρ

wobei der spezifische Widerstand für ein Material mit einem einheitlichen Querschnitt ist:

ρ=RA / l

wobei R der elektrische Widerstand ist, A die Querschnittsfläche ist und l die Länge des Materials ist

Die elektrische Leitfähigkeit steigt in einem metallischen Leiter allmählich an, wenn die Temperatur gesenkt wird. Unterhalb einer kritischen Temperatur fällt der Widerstand in Supraleitern auf Null ab, so dass ein elektrischer Strom durch eine Schleife aus supraleitendem Draht ohne angelegte Leistung fließen kann.

In vielen Materialien erfolgt die Leitung durch Bandelektronen oder Löcher. In Elektrolyten bewegen sich ganze Ionen und tragen ihre elektrische Nettoladung. In Elektrolytlösungen ist die Konzentration der ionischen Spezies ein Schlüsselfaktor für die Leitfähigkeit des Materials.

 

Materialien mit guter und schlechter elektrischer Leitfähigkeit

Metalle und Plasma sind Beispiele für Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Das Element, das der beste elektrische Leiter ist, ist Silber – ein Metall. Elektrische Isolatoren wie Glas und reines Wasser weisen eine schlechte elektrische Leitfähigkeit auf. Die meisten Nichtmetalle im Periodensystem sind schlechte elektrische und thermische Leiter. Die Leitfähigkeit von Halbleitern liegt zwischen der eines Isolators und eines Leiters.

Beispiele für hervorragende Leiter sind:

  • Silber
  • Kupfer
  • Gold
  • Aluminium
  • Zink
  • Nickel
  • Messing

Beispiele für schlechte elektrische Leiter sind:

  • Gummi
  • Glas
  • Plastik
  • Trockenes Holz
  • Diamant
  • Luft

Reines Wasser (kein Salzwasser, das leitend ist)

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