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Die elektrische Leitfähigkeit wird auch als Konduktivität bezeichnet. Sie ist eine Grösse innerhalb der Physik und beschreibt, wie gut ein bestimmtes Material oder Element in der Lage ist, elektrischen Strom weiterzugeben. Ihr Formelzeichen ist das griechische Symbol für Sigma. Gelegentlich wird jedoch auch das Zeichen für Gamma aus dem griechischen Alphabet verwendet. Der Wert der elektrischen Leitfähigkeit wird nach Internationalem Einheitssystem in Sigma pro Sekunde angegeben.
Damit Strom durch einen Stoff fliessen kann, müssen geeignete Ladungsträger vorhanden sein. Dafür kommen zum Beispiel Elektronen oder auch Ionen in Frage. Diese müssen sich ausserdem frei bewegen können und locker gebunden sein. Denn erst ihre Beweglichkeit ermöglicht den Stromfluss und die Weiterleitung von Energie.
Die elektrische Leitfähigkeit eines Materials ist temperaturabhängig. Wie sich die Temperatur auf die Leitfähigkeit des jeweiligen Materials auswirkt, hängt stark vom Aufbau und dem zugrunde liegenden Mechanismus der Ladungsübertragung ab. Bei Leitern der ersten Ordnung, also bei Metallen, die Strom über Elektronen weiterleiten, sinkt die Leitfähigkeit mit zunehmender Temperatur. Entgegengesetzt verhält es sich bei Elektrolytlösungen und Ionenleitern. Durch den Temperaturanstieg wird deren elektrische Leitfähigkeit erhöht.
In der Elektrotechnik gibt der elektrische Widerstand an, wie hoch die elektrische Spannung sein muss, damit eine bestimmte Stromstärke durch einen Leiter fliessen kann. Der elektrische Leitwert ist eine Eigenschaft eines Körpers und eine Kenngrösse und nicht gleichzusetzen mit der elektrischen Leitfähigkeit. Die Einheit, in der sie angegebenen wird, ist Siemens. Sie kann aus dem Kehrwert des ohmschen Widerstands eines Körpers bestimmt werden. Die Beziehung zwischen Leitwert, Widerstand und elektrischer Leitfähigkeit kann wie folgt wiedergegeben werden. Ein Material oder System hat eine besonders hohe Leitfähigkeit, wenn:
Je nach Stärke und Möglichkeiten der elektrischen Leitfähigkeit werden Stoffe in verschiedene Gruppen unterteilt. Man unterscheidet zwischen:
Die besondere Leitfähigkeit von Metallen geht auf ihre chemische Struktur zurück. Sie besitzen in der Regel ein bis drei Valenzelektronen, auch als Aussenelektronen bezeichnet. Das heisst, dass sie sich auf dem äusseren Orbital des Atoms befinden. Das ermöglicht es den Atomen, Metallbindungen mit benachbarten Atomen einzugehen. Bei Ionen ist so etwas jedoch nicht möglich. Da bei Metallen die Atomkerne nur eine schwache Anziehungskraft auf ihre Aussenelektronen ausüben, werden diese leichter abgegeben und sind beinahe frei beweglich. Durch den Verlust des Elektrons entsteht dabei ein Metall-Ion mit positiver Ladung. Die Beweglichkeit der Elektronen und die kurzzeitige Ladungsänderung ist der Hauptgrund für die gute Leitfähigkeit von Metallen.
Die elektrische Leitfähigkeit kann nur indirekt gemessen werden. Eine bewährte Methode ist die Konduktometrie. Hierzu lässt man elektrischen Strom mit einer bekannten Grösse durch das Material oder das System fliessen, das getestet werden soll. Ermittelt wird dabei jedoch der spezifische Widerstand. Aus dem Kehrwert des Widerstands errechnet man dann die elektrische Leitfähigkeit. In Flüssigkeiten erfolgt die Messung mithilfe von speziellen Leitfähigkeitsmessgeräten oder Leitfähigkeitssensoren.
Es klingt wie Magie, ist aber Realität. Ein Metallkörper schwebt scheinbar schwerelose im Raum, ohne jedweden äusseren Einfluss. Dieses Bild eines Supraleiters begeistert nicht nur Science-Fiction Fans, sondern gehört mittlerweile in jeder Physikoberstufe zum Lehrplan. Die Details dahinter klingen nahezu so fantastisch wie der Vorgang selbst, den die Welt übrigens bereits am 8. April 1911 zum ersten Mal bestaunen durfte. Mit der Abkühlung von Quecksilber auf vier Grad über absolut Null (minus 269 Grad Celsius), gelang dem niederländischen Physiker und Nobelpreisträger Heike Kamerlingh Onnes die Sensation: Der elektrische Widerstand des Metalls ging auch gleich null, der Supraleiter war geboren.
Sandwich-Maker, Kaffeemaschine, Toaster und Waffeleisen, Wasserkocher und die Mikrowelle: In einer modernen Küche müssen ziemlich viele Kleingeräte Platz finden. Wenn dann noch die hochmoderne Heissluftfritteuse dazu kommt, reichen die Steckdosen einfach nicht aus. Eine Steckerleiste ist die Lösung. Der Mehrfachstecker macht aus einer Steckdose viele – bis zu vier Geräte können an einer Steckdose hängen. Früher war auch mehr möglich, aber aufgrund der Brandgefahr ist das seit 2016 in der Schweiz verboten. 3-fach oder 4-fach sind die Steckosenleisten aber heute noch. Es gibt sie mit Überspannungsschutz, mit Kindersicherung, zusätzlichen USB-Anschlüssen und mehr.
Ein Breitband-Internetzugang oder auch Breitbandanschluss bezeichnet den wohl gängigsten Internetanschluss überhaupt. Egal, ob DSL, Kabel- oder Satellit – Breitband bietet dir eine meisten zuverlässige und weitreichende Internetverbindung. Welche Vor- und Nachteile ein Breitbandanschluss bietet, wie hoch die Geschwindigkeit ist und was du bei diesem Anschluss beachten solltest, erfährst du in diesem Artikel.
Die Winkelgeschwindigkeit und die Kreisfrequenz begegnen uns tagtäglich im Leben. Dies gilt sowohl in einem sehr grossen Massstab, etwa für den Umlauf der Planeten um die Sonne, als auch im Kleinen. Sowohl die Herzfrequenz als auch die Bewegung der Gelenke können mit einer kreisförmigen Bewegung verglichen werden. Aber auch in der Elektrotechnik macht man sich die Kreisfrequenz zunutze. Wissenswertes zum Thema gibt es hier.
Der Schrittschalter oder Stromstossschalter ist eine ebenso einfache wie geniale Möglichkeit, eine Beleuchtung auch in grösseren Gebäuden durch mehrere Taster zu schalten. Durch sein simples und kostengünstiges Installationsprinzip erfreut sich der Schrittschalter seit Jahrzehnten konstanter Beliebtheit. Mit komplexeren Schaltungen lassen sich auch vielfältigere Funktionen als nur das Ein- und Ausschalten einer Beleuchtung durch den Schrittschalter steuern.
Das USB Kabel ist heute allgegenwärtig. Das Universalkabel wurde entwickelt, um die Datenübertragung bei Computern vereinfachen. Doch inzwischen gibt es so viele unterschiedliche USB Kabel Typen, dass viele den Überblick verlieren. Was es mit USB 2.0, USB 3.0 und dem neuen Typ C Anschluss auf sich hat, beantworten wir die hier ebenso wie alle anderen spannenden Fragen zum Thema.