Leiter es werden Substanzen genannt, die elektrischen Strom passieren können, dh elektrische Ladungen. Dies ist auf das Vorhandensein freier Ladungen in den Leitern zurückzuführen - Elektronen oder Ionen, die sich unter dem Einfluss der angelegten Spannung bewegen können.
Metalle sind die häufigsten Leiter. Sie haben freie Elektronen, die sich frei durch das Metallgitter bewegen. Aus diesem Grund sind Metalle in der Lage, elektrischen Strom zu leiten.
Neben Metallen gibt es auch andere Substanzen, die auch Strom leiten. Dies ist zum Beispiel, Elektrolytlösung, die Ionen positiver und negativer Ladung enthalten. Diese Ionen sind in der Lage, sich in einer Lösung zu bewegen und elektrischen Strom zu erzeugen.
Jedoch sind nicht alle Substanzen in der Lage, elektrischen Strom zu leiten. Nichtleiter es werden Substanzen genannt, die keine freien Ladungen haben. Zu solchen Substanzen gehören zum Beispiel, kunststoff, Glas, holz Sie sind nicht in der Lage, elektrischen Strom zu leiten, da sie keine freien Elektronen oder Ionen haben, die sich bewegen können.
Was leitet den elektrischen Strom?
Leiter sind Materialien, die es Elektronen leicht ermöglichen, sich in sich selbst zu bewegen. Dies ist auf das Vorhandensein von freien Elektronen zurückzuführen, die sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes bewegen können. Metalle wie Kupfer und Aluminium sind gute Leiter für elektrischen Strom. Sie werden häufig in Drähten und elektrischen Schaltungen verwendet.
Im Gegenteil, die Isolatoren erlauben es den Ladungen nicht, sich frei zu bewegen. Es gibt keine freien Elektronen in ihnen, so dass sich Elektronen nicht durch das Material bewegen können und daher kein Strom fließen kann. Zu den Isolatoren gehören Materialien wie Gummi, Glas und Kunststoff. Sie werden oft verwendet, um Drähte zu isolieren und Stromlecks zu verhindern.
Halbleiter sind eine spezielle Materialklasse, die sich zwischen Leitern und Isolatoren befindet. Es gibt nicht so viele freie Elektronen in Halbleitern wie in Leitern, aber mehr als in Isolatoren. Dadurch können sich Halbleiter selbst isolieren oder zu Leitern werden, wenn zusätzliche Bedingungen wie Temperaturänderungen oder die Einführung von Verunreinigungen vorliegen. Halbleiter wie Silizium und Germanium werden in der Elektronik häufig zur Herstellung von Transistoren und Halbleitergeräten verwendet.
Metalle und Halbleiter
Beispiele für Metalle: eisen, Aluminium, Kupfer, Silber und Gold.
Halbleiter - dies sind Materialien, die abhängig von den äußeren Bedingungen und Verunreinigungen im Material Leiter oder Isolatoren von Elektrizität sein können. Halbleiter haben eine elektrische Leitfähigkeit, sind aber viel niedriger als die von Metallen.
Beispiele für Halbleiter: silizium, Germanium, Gallium und Galliumarsenid.
Fluessigkeiten
Einige Flüssigkeiten, wie destilliertes Wasser oder gereinigtes Öl, können aufgrund der geringen Menge an Ionen in ihnen sehr schlechte Leiter sein. Dies bedeutet, dass elektrischer Strom nicht frei durch sie fließen kann.
Es gibt jedoch Flüssigkeiten, die Elektrizität besser leiten können als andere. Zum Beispiel enthalten Salzwasser oder Säuren mehr Ionen und sind daher gute Leiter. Auch Flüssigkeiten, die gelöste Metallsalze wie Quecksilber oder geschmolzenes Metall enthalten, können Elektrizität leiten.
Die Leitfähigkeit einer Flüssigkeit hängt von ihrer Zusammensetzung und ihrer Temperatur ab. Zum Beispiel können einige Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen gute Leiter sein, werden aber bei niedrigen Temperaturen zu schlechten Leitern.
| Beispiele für gute Leiter: | Beispiele für schlechte Leiter: |
|---|---|
| Salzwasser | destilliertes Wasser |
| Saeuren | Öl |
| Merkur | Säfte |
Die Untersuchung der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten ist von praktischer Bedeutung, da Sie Elektrolyte für Batterien, Elektrolysoren und andere Geräte erzeugen können, die einen Stromfluss durch die Flüssigkeit erfordern.
Leiter in Lösungen
Lösungen, in denen Substanzen enthalten sind, die Strom leiten können, werden Elektrolyte genannt. Elektrolyte enthalten Ionen - geladene Teilchen, die für die Leitfähigkeit des elektrischen Stroms verantwortlich sind. Elektrolyte können Salze, Säuren und Laugen sein.
Elektrolyte haben zwei Arten von Leitfähigkeit: elektrolytisch und elektronisch. In der elektrolytischen Leitfähigkeit wird der Strom durch Ionen übertragen. In der elektronischen Leitfähigkeit wird der Strom durch Elektronen übertragen. Zum Beispiel ist Wasser mit Salzzusatz ein Elektrolyt und es findet eine elektrolytische Leitfähigkeit statt.
Es gibt auch Lösungen, in denen Substanzen keinen Strom leiten. Dies wird als Nichtleitbarkeit bezeichnet. Die Nichtleitbarkeit tritt auf, weil keine Ionen oder Elektronen vorhanden sind, die eine elektrische Ladung transportieren können. Zum Beispiel leitet Wasser ohne zusätzliche Salze keinen Strom und ist ein Nichtleiter.
Somit hängt die Leitfähigkeit des Stroms in Lösungen von der Anwesenheit von Elektrolyten ab, die Ionen bilden und dadurch Strom übertragen können. Lösungen, die Elektrolyte enthalten, haben eine elektrolytische Leitfähigkeit, während Lösungen ohne Elektrolyte Nichtleiter sind.
Treibhausgase
Gase haben besondere Eigenschaften, wenn es um die Leitfähigkeit des Stroms geht. Im Gegensatz zu festen und flüssigen Substanzen leiten Gase normalerweise keinen elektrischen Strom. Dies liegt daran, dass Elektronen in Gasen bei Kollisionen mit Gasmolekülen stark gestreut werden und sich nicht frei bewegen und elektrischen Strom erzeugen können.
Die einzige Ausnahme sind Gasentladungslampen, bei denen die Bedingungen für die Durchführung von Strom durch die Gasentladung in besonderer Weise geschaffen werden. In diesen Lampen ermöglicht das Vorhandensein von Ionen und Elektronen im Gas, dass elektrischer Strom durch die Gasentladung geleitet wird, was zum Leuchten der Lampe führt.
Selbst unter normalen Bedingungen können Gase jedoch Strom leiten, wenn sich Ionen darin befinden. Ionen sind Atome oder Moleküle, die eine elektrische Ladung erworben haben, indem sie ein oder mehrere Elektronen verloren oder erworben haben. Das Vorhandensein von Ionen im Gas ermöglicht es ihm, elektrischen Strom zu leiten, da sich positiv geladene Ionen zur negativen Elektrode bewegen und negativ geladene Ionen sich beim Anschließen einer Stromquelle zur positiven Elektrode bewegen.
Was leitet keinen elektrischen Strom?
Elektrischer Strom kann durch einige Materialien fließen, kann aber nicht durch andere fließen. Materialien, die keinen elektrischen Strom leiten, werden Isolatoren genannt. Hier sind einige Beispiele:
- Holz: Materialien wie Holz haben einen hohen Widerstand und leiten keinen elektrischen Strom. Dies ist auf das Vorhandensein einer großen Menge an isolierenden Substanzen wie Zellulose im Baum zurückzuführen.
- Gummi: Gummi ist auch ein Isolator. Es leitet aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung und seiner eingebauten isolierenden Eigenschaften keinen elektrischen Strom.
- Plastik: kunststoffmaterialien sind normalerweise gute Isolatoren, da sie verhindern können, dass elektrischer Strom fließt.
- Glas: Glas ist auch ein guter Isolator. Es leitet keine Elektrizität, da seine Struktur aus isolierenden Substanzen besteht.
- Keramik: keramische Materialien haben eine hohe Widerstandsfähigkeit und leiten keinen elektrischen Strom.
Diese Materialien werden in einer Vielzahl von Bereichen verwendet, einschließlich elektrischer Isolierung, Schutzbeschichtungen und Drahtisolierung.
Isolatoren
Die Hauptfunktion von Isolatoren besteht darin, den Durchgang von elektrischem Strom in unerwünschte Richtungen oder durch unerwünschte Bereiche zu verhindern. Sie werden verwendet, um gegen Stromschlag zu schützen, Kurzschlüsse zu verhindern und Leiter von anderen Objekten zu isolieren.
Isolatoren können in verschiedenen Formen und Materialien sein. Einige der häufigsten Arten von Isolatoren sind:
- Glasisolatoren - werden normalerweise verwendet, um Drähte in elektrischen Systemen zu isolieren.
- Polymerisolatoren sind leicht und robust und werden häufig in Stromleitungen zur Drahtisolierung eingesetzt.
- Keramische Isolatoren - haben eine hohe thermische Beständigkeit und werden in Hochspannungsleitungen verwendet.
- Gummiisolatoren - werden in elektrischen Drähten und Kabeln verwendet, da sie gute dielektrische Eigenschaften haben.
Isolatoren spielen eine Schlüsselrolle in elektrischen Systemen und sorgen für Sicherheit und effizienten Betrieb. Sie sind in der Lage, hohe Spannungen einzudämmen und die Übertragung elektrischer Ladung zu verhindern, wodurch elektrische Systeme zuverlässig und effizient funktionieren können.
