El. Leiter und Isolierstoffe

(c) Friedrich Sick
leiter
Elektrotechnik befasst sich eigentlich nur mit der Wandlung und dem Transport von Energie. Dabei wird (durch Energieeinsatz - z.B. Bewegung) elektrische Ladung getrennt, an eine andere Stelle (über Leitungen) transportiert und dort durch Ausgleich wieder Energie (in anderer Form -z.B. Wärme) freigesetzt. Da aber elektrische Ladung nicht alleine, sondern nur mit dem Träger der Ladung transportiert werden kann, müssen entweder Elektronen (masseloser Ladungstransport) oder Ionen (Massetransport) bewegt werden. In Festkörpern ist Ionenbewegung ausgeschlossen und Elektronenbewegung nur dann möglich, wenn es gelingt, die feste Bindung der Elektronen zum Atomkern zu überwinden.

Stoffe, in denen - wegen der festen Bindungen - kein (oder nur sehr schwerer) Ladungstransport möglich ist, werden Nichtleiter oder Isolierstoffe genannt.

Metalle haben einen gitterförmigen Atomaufbau. Dabei ist es möglich, dass ein Elektron auf der Außenschale auch in den Anziehungsbereich eines benachbarten Atoms gerät und die Aziehungskräfte sich aufheben. Dadurch wird es kurzzeitig frei. Kurzzeitig desshalb, weil es an anderer Stelle in der Gitterstruktur von einem Ion (Atom das auf die eben beschriebene Art ein Elektron verloren hat) wieder eingefangen wird. Diese quasifreien Elektronen können nun leicht bewegt werden.

Stoffe mit quasifreien Elektronen sind elektrische Leiter.

Ladungsträger sind ...
  • in Festkörpern Elektronen
  • in Flüssigkeiten und Gasen Ionen
  • Wichtige Isolierstoffe sind ...

  • Gase (Luft)
  • Kunststoffe
  • Gummi
  • Glas
  • Keramiken (Porzellan)
  • Wichtige Leiter sind ...

  • alle Metalle
  • Kohle
  • gelöste Salze
  • Säuren
  • Laugen