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Leiter und Isolatoren
Ein Leiter ist dabei ein Stoff, der frei bewegliche Ladungsträger aufweist. Dabei verschieben sich die elektrisch geladenen Teilchen (Elektronen) mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit durch den Leiter transportiert (Grössenordnung 10cm/s), die Signalgeschwindigkeit ist aber in etwa Lichtgeschwindigkeit (Grössenordnung 300’000 km/s)
Die Leitfähigkeit eines Leiters wird durch seine physikalischen Eigenschaften,
z.B. Temperatur oder Anzahl freier Elektronen (Valenzelektronen) und
deren Beweglichkeit bestimmt. Über je mehr freie Elektronen ein Stoff verfügt,
desto besser ist die Leitfähigkeit. Nichtleiter geben beim Zusammenschluss
zu einem festen Körper keine (Bindungs-)Elektronen frei. Ohne diese freien
Elektronen gibt es auch keine bzw. nur eine sehr geringe Leitfähigkeit.
Man kann Stoffe (u.a.) wie folgt unterscheiden:
• Leiter (z.B. Metalle, Wasser)
• Nicht-Leiter oder Isolatoren (z.B. Glas, Stein)
• Halb-Leiter (z.B. Silizium, Germanium, Selen)
Metalle wie Eisen oder Kupfer halten durch die sogenannte metallische Bindung zusammen. D.h. die äussersten Elektronen, die Valenzelektronen sind nur sehr schwach durch die einzelnen Atome gebunden und umschwirren die positiven Atomionen wie ein gigantischer Mückenschwarm. Sie können einfach von Atom zu Atom wandern.
Ein Kupferwürfel von 1 cm3 enthält etwa 5 · 1023 freie Elektronen.
Stoffe, die eine hohe Anzahl freier Elektronen enthalten, nennt man elektrische Leiter.