Physik für Kinder

Elektrische Leiter und Isolatoren

Elektrische Leiter

Elektrische Leiter lassen aufgrund des Aufbaus ihrer Atome elektrischen Strom leicht fließen. In einem Leiter sind die äußeren Elektronen des Atoms locker gebunden und können sich frei durch das Material bewegen, wenn eine elektrische Ladung angelegt wird.

Leitfähige Materialien

Im Allgemeinen sind Metalle die besten elektrischen Leiter. Metalle haben in der Regel Elektronen in der äußeren Schicht ihrer Atome, die frei geteilt werden. Das leitfähigste aller Elemente ist Silber. Leider ist Silber zu selten und zu teuer, um in den meisten elektrischen Geräten verwendet zu werden. Der am häufigsten verwendete elektrische Leiter ist heute Kupfer. Kupfer wird in elektrischen Leitungen und Stromkreisen verwendetin der ganzen Welt.

Leitwert und Widerstand

Man kann sich den Leitwert auch als das Gegenteil von Widerstand vorstellen. Der Widerstand eines Materials ist ein Maß dafür, wie gut sich ein Material dem Fluss von elektrischem Strom widersetzt. Manchmal wird der Leitwert mit dem Buchstaben "G" dargestellt, wobei G der Kehrwert von Widerstand R ist.

G = 1/R

Mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes wissen wir, dass der Widerstand gleich der Spannung geteilt durch den Strom ist oder R = V/I, also

G = I/V

Supraleiter

Ein Supraleiter ist ein Material, das ein perfekter Leiter ist und einen elektrischen Widerstand von Null hat. Alle Supraleiter, die bisher von Wissenschaftlern entdeckt wurden, benötigen eine sehr kalte Temperatur in der Größenordnung von minus 234 Grad C, um Supraleiter zu werden.

Elektrische Isolatoren

Das Gegenteil eines Leiters ist ein Isolator. Ein Isolator widersetzt sich dem Stromfluss. Isolatoren sind wichtig, um uns vor Elektrizität zu schützen. Das Kabel, das den Strom zu deinem Computer oder Fernseher leitet, ist mit einem gummiartigen Isolator überzogen, der dich vor einem Stromschlag schützt. Gute Isolatoren sind Glas, Luft und Papier.

Halbleiter

Es gibt Materialien, die sich zwischen einem Leiter und einem Isolator bewegen. Diese Materialien werden als Halbleiter bezeichnet. Halbleiter sind in der Elektronik, z. B. in Computern und Mobiltelefonen, wichtig, da ihre Leitfähigkeit so gesteuert werden kann, dass der Strom nur in eine Richtung oder nur unter bestimmten Umständen fließt. Der heute in der Elektronik am häufigsten verwendete Halbleiter ist Silizium.

Interessante Fakten zu elektrischen Leitern und Isolatoren

• Die meisten guten elektrischen Leiter sind auch gute Wärmeleiter.
• Die Temperatur kann eine wichtige Rolle bei der Leitfähigkeit eines Materials spielen. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Temperatur, desto geringer die Leitfähigkeit, da der Widerstand mit der Temperatur zunimmt.
• Aluminium hat eine geringere Leitfähigkeit als Kupfer, wird aber manchmal aus Kostengründen für die Verkabelung verwendet.
• Viele Elektronikunternehmen haben ihren Hauptsitz im "Silicon Valley" in Kalifornien, das nach dem Halbleitersilizium benannt ist.

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