EINTEILUNG DER WERKSTOFFE nach ihrer elektrischen Leitfähigkeit

LEITER, HALBLEITER, NICHTLEITER und SUPRALEITER

DER MENSCHLICHE KÖRPER UND DER ELEKTRISCHE STROM

Der menschliche Körper ist ein schlechter Leiter, dennoch kann durch ihn elektrischer Strom fließen.  Besondere Gefahr besteht dann, wenn die Spannung (wesentlich) größer ist, als die Kleinspannung (über 48 Volt). Elektrischer Strom durch den menschlichen Körper (natürlich auch bei Tieren) kann durch die chemische Zersetzung des Blutes (Gasentwicklung - Embolie), durch thermische Zerstörung der Muskeln, oder durch die physiologische Wirkung auf die Zellen und Muskeln (Muskelkrämpfe verbunden mit Atemlähmung) tödlich sein. Ein besonderer Einfluss kommt der 50 Hertz Netzfrequenz zu. Dadurch kann es zu Herzkammerflimmern mit Todesfolge kommen.

   

Werkstoffe können nach ihrem Vermögen den elektrischen Strom zu leiten in Leiter, Halbleiter und Nichtleiter eingeteilt werden.

   
Leiter

Metalle, Kohle und geschmolzene Salze (auch erhitztes Glas), leiten den elektrischen Strom. Sie sind elektrische Leiter.

 

Flüssigkeiten können sowohl elektrische Leiter als auch Nichtleiter sein. Zum Beispiel sind wässrige Lösungen von Säuren, Salzen und Basen elektrische Leiter. Ist destilliertes Wasser nicht verunreinigt, leitet es den Strom nicht. Es ist ein Nichtleiter (Isolator) ebenso, wie säurefreie Öle.

 

Gase sind im "Normalzustand" Nichtleiter. Bei niedrigem Druck und hohen elektrischen Feldstärken, können sie aber leitend werden (Neonröhre).

Nichtleiter

Glas, Porzellan, Gummi, Wolle, Bernstein und reine Seide leiten den elektrischen Strom nicht. Sie sind Nichtleiter und werden auch als Isolatoren bezeichnet.

Halbleiter

Für die Elektronikindustrie sind  Festkörper aus Silizium und Germanium die Grundlage. Sie verhalten sich in ihren Leitungsmechanismen anders als Metalle. Sie sind bei Raumtemperatur weder gute Leiter, noch gute Isolatoren. Sie werden deshalb als Halbleiter bezeichnet.

Halbleiter sind bei sehr tiefen Temperaturen Isolatoren. Bei höheren Temperaturen werden sie zu relativ guten Leitern. Ihr Temperaturkoeffizient ist negativ. Sie werden daher als NTC-Widerstände bezeichnet.

Der Widerstand eines Halbleitermaterials nimmt bei Temperaturerhöhung ab. Sie werden als Heißleiter (Thermistoren) verwendet.

 

Alle Aussagen über das elektrische Verhalten von Stoffen sind nur für einen begrenzten Bereich von Temperatur, elektrischer Feldstärke, magnetischer Feldstärke, elektromagnetischer Strahlung (z.B. Licht) und Alterung möglich. Physikalische und chemische Einflüsse können die Leiteigenschaften eines Stoffes vorübergehend und auch bleibend verändern. Unter dem Einfluss von elektrischen Strom kann es aber auch zu einer Veränderung der chemischen und physikalischen Eigenschaften eines Stoffes, vorübergehend und auch bleibend, kommen.

Die Fähigkeit eines Werkstoffes, den Strom zu leiten, wird spezifische elektrische Leitfähigkeit genannt.

Die Fähigkeit eines Werkstoffes, den Strom nicht zu leiten, wird spezifischer  Widerstand genannt.

Eine große elektrische Leitfähigkeit, bedeutet einen kleinen Widerstand. Ein großer  Widerstand bedeutet eine kleine elektrische Leitfähigkeit.

 
Aus dem Schaubild können sie die Größenordung der elektrischen Leitfähigkeit, bzw. den spezifischen Widerstand verschiedener Werkstoffe ablesen.

   

Achten sie auf die Unterscheidung zwischen den Begriffen Leitwert und Leitfähigkeit. Der Begriff Leitwert ist bauteilbezogen, der Begriff Leitfähigkeit ist materialbezogen. Deshalb wird häufig von der spezifischen Leitfähigkeit gesprochen.