Ing: GdE: Leiter und Nichtleiter
Leiter
Als Leiter wird ein Stoff bezeichnet, der den elektrischen Strom leitet. Leiter werden durch den spezifischen Widerstand charakterisiert. Zu den Leitern mit dem geringsten spezifischen Widerstand zählen Silber und (reines) Kupfer. Bevorzugt benutzt wird Kupfer, da es weniger kostet als Silber und eine ähnlich hohe Leitfähigkeit besitzt.
Zu den Leitern gehören unter anderem auch:
- alle Metalle
- Kohle
- Säuren, Laugen und mit Salzen versetztes Wasser
- heiße Gase (Plasma)
- Anforderungen an Leiter
- Leiter müssen Strom aushalten. Leiter werden durch zu viel Strom zerstört.
- Leiter müssen so dimensioniert werden, dass sie sich wenig erwärmen:
- Bei Erhitzung des Leiters vergrößert sich der ohmsche Widerstand, die Leitungsverluste steigen.
- Erhitzte Leiter können Brände verursachen
- Beispiele für den Einsatz von Leitern
- Kupfer – weil es sehr gut leitet.
- Silber – wenn es auf allerbeste Leitfähigkeit ankommt
- Aluminium für Stromversorgungs-Fernleitungen – weil es leichter und viel billiger als Kupfer ist und fast ebenso gut leitet. Großer Nachteil von Aluminium: Es verformt sich allmählich unter Druck. Deshalb muss man die Schrauben jährlich nachziehen, mit denen Aluleiter festgeklemmt sind. Andernfalls droht eine Erhöhung des Übergangswiderstandes, dadurch Erhitzung und Brandgefahr.
- Kohle – in Kommutatoren für Schleifkontakte, weil Kohle besser gleitet als Metall.
- Das Erdreich ist elektrisch leitend, weil darin Feuchtigkeit (Wasser) vorhanden ist und in diesem Wasser gelöste Salze. Die Leitfähigkeit von Erdreich wird in Blitzschutzanlagen ausgenutzt.
- Gold – wird trotz des hohen Preises als Kontaktmaterial in Buchsen und Relais eingesetzt, weil es nicht oxidiert.
- Plasma – Durch den Lichtbogen beim Lichtbogenschweißen fließt elektrischer Strom von ca. 40 bis 100 A – durch die Luft.
Siehe auch
Nichtleiter
Nichtleiter werden auch Isolatoren genannt. Sie leiten den elektrischen Strom nicht oder in nicht nennenswertem Maße. Isolatoren haben einen sehr hohen spezifischen Widerstand.
Zu den Nichtleitern gehören unter anderem:
- Kunststoffe
- Schwefelhexaflourid(SF6)
- Gase, z. B. Luft
- destilliertes Wasser
- Öle
Anforderungen an Isolatoren sind:
- Sie sollen Spannungen voneinander trennen (isolieren).
- Sie sollen hohe Spannungen aushalten. Durch zu hohe Spannungen werden sie zerstört.
- Sie sollen zuverlässig sein. Eine Lackschicht ist unzuverlässig und gilt aus diesem Grund nicht als Schutzisolierung von Elektrogeräten.
Besondere Anforderungen sind:
- Sie sollen wasserfest sein (Gummi für Erdleitungen).
- Sie sollen hitzebeständig sein. Kabel von Bügeleisen sind aus Silikon. Lampenfassungen aus Porzellan.
- Sie sollen nicht brennbar bzw. schwer entflammbar sein (PVC).
- Sie sollen hohe Frequenzen nicht dämpfen (Anwendung in Koaxkabeln für Antennenleitungen).
- Sie sollen umweltfreundlich sein (kein PVC).
Die Aufgaben von Leitern und Nichtleitern
Aufgabe von Leitern ist, Strom zu führen. Aufgabe von Nichtleitern (Isolatoren) ist, die Spannungen voneinander zu trennen.
Leiter müssen Strom aushalten. Leiter werden durch zu viel Strom zerstört.
Nichtleiter müssen Spannung aushalten. Bei zu viel Spannung gibt es Überschläge mit Funkenbildung.
