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Metallische Leiter und Nichtleiter

Alle Werkstoffe, die in der Elektrotechnik verwendet werden haben folgende Eigenschaften:
Sie leiten den Strom oder sie leiten den Strom nicht.
Die Materialien, die den Strom leiten, nennen wir Leiter.
Die Materialien, die den Strom nicht leiten, nennen wir Isolatoren.

 
ele_015 Wichtige Leiterwerkstoffe sind Kupfer und Aluminium.
Warum leiten diese und andere Metalle gut?

Metallatome verbinden sich zu gitterförmigen Gebilden mit sehr dichter Atomanhäufung (Wie Apfelsinen in einer Kiste). Dabei gibt jedes Metallatom seine Valenzelektronen ab, es wird zum positiven Ion. Im Kristallgitter des Metalls sind die abgegebenen Valenzelektronen frei beweglich. Sie werden auch freie Elektronen genannt.

Die freien Elektronen umschwirren die positiven Atomionen wie ein gigantischer Mückenschwarm.
Ein Kupferwürfel von 1 cm 3 enthält etwa 5 · 10 23 freie Elektronen.
Stoffe, die eine hohe Anzahl freier Elektronen enthalten, nennt man elektrische Leiter.

Nichtleiter.
Stoffe, die nur wenig freie Elektronen besitzen werden Isolatoren genannt.
Isolatoren sind in der Elektrotechnik genauso wichtig wie Leiter.
Isolatoren: Kunststoffe, Glas, Keramik, Gummi, Lacke, Öle, Glimmer, Asbest.

 
Beispiele für metallische Leiter und deren Schalenbesetzung.
Aluminium Al 2/8/3 3 Valenzelektronen
Eisen Fe 2/8/14/2 2 Valenzelektronen
Nickel Ni 2/8/16/2 2 Valenzelektronen
Kupfer Cu 2/8/18/1 1 Valenzelektron
Silber Ag 2/8/18/18/1 1 Valenzelektron
Platin Pt 2/8/18/32/17/1 1 Valenzelektron
Gold Au 2/8/18/32/18/1 1 Valenzelektron
Quecksilber Hg 2/8/18/32/18/2 2 Valenzelektronen