Was leitet Strom? Die elektrische Leitfähigkeit

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Wir erklären die physikalische Einheit „Siemens pro Meter“

Materialien, durch die elektrischer Strom fließen kann, nennt man Leiter. Diese Materialeigenschaft bezeichnet man elektrische Leitfähigkeit. Sie wird in Siemens pro Meter [S/m] angegeben. Diese physikalische Eigenschaft gibt an, wie gut elektrischer Strom geleitet wird. Leiter haben in der Regel einen Wert von über 10⁶ S/m bei einer Temperatur von 25 Grad Celsius.

Generell gelten Metalle als sehr gut Leiter © Remigiusz, stock.adobe.com

Stoffe mit frei beweglichen Elektronen können Strom leiten

Ausschlaggebend für die elektrische Leitfähigkeit sind die frei beweglichen Elektronen in einem Material. Wird beispielsweise ein Metall an einen Stromkreis angeschlossen, so bewegen sich die beweglichen Elektronen zum Plus-Pol des Stromkreises. Gleichzeitig rücken aus dem Minus-Pol neue bewegliche Elektronen mit Energie nach. Damit gilt: Stoffe, die über frei bewegliche Elektronen verfügen, können Strom leiten!

Das elektrotechnische Formelzeichen für die elektrische Leitfähigkeit ist der griechische Buchstabe κ (Kappa). κ ist der Kehrwert des spezifischen Widerstands ρ (Rho).

κ = 1/ρ

Leiter

Material	Leitfähigkeit
Silber	10⁶ S/m
Kupfer	62 x 10⁶ S/m
Gold	45,2 x 10⁶ S/m
Aluminium	37,7 x 10⁶ S/m
Messing	15,5 x 10⁶ S/m
Eisen	9,93 x 10⁶ S/m
Chrom	7,74 x 10⁶ S/m
Edelstahl	1,36 x 10⁶ S/m

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Halbleiter

Bei Halbleitern hängt die Leitfähigkeit von Faktoren, wie Temperatur, Druck oder Belichtung ab. Die Leitfähigkeit liegt im Bereich zwischen Leitern und Isolatoren. Diese Stoffgruppe ist vor allem deshalb interessant, weil sich damit spezielle Bauelemente in der Elektronik herstellen lassen.

Material	Leitfähigkeit
Tellur	200 S/m
Meerwasser	~ 0,05 S/m
Leitungswasser	~ 0,05 S/m
Silizium	2,52 x 10^-4 S/m

Isolatoren

Isolatoren sind Stoffe, in denen sich Elektronen (fast) überhaupt nicht bewegen können. Isolatoren sind die meisten Nichtmetalle sowie Kohlenwasserstoffe und viele organische Verbindungen. Bekannte Beispiele hierfür sind Gummi, Porzellan, Glas, Diamant, destilliertes Wasser und Luft.

Ihre Leitfähigkeit liebt typischerweise unter 10^-8 S/m