Im Beruf des Elektrikers und Elektroinstallateurs sind Fragen der elektrischen Leitfähigkeit von zentraler Bedeutung. Unter elektrischer Leitfähigkeit oder Leitfähigkeit versteht man die Fähigkeit eines Materials, Elektrizität zu leiten. Wenn Sie also eine Elektroinstallation modernisieren oder neue Geräte an ein bestehendes System anschließen, müssen Sie die Leitfähigkeit der von Ihnen verwendeten Materialien kennen. Nur wenn Sie wissen, wie ein bestimmter Rohstoff Strom leitet, können Sie sichere Stromkreise erstellen.
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Einheiten der elektrischen Leitfähigkeit und Leitfähigkeit
Die ordnungsgemäße Bewegung elektrischer Ladungen in Anlagen ist für den effizienten Betrieb des Systems und ohne häufige Störungen von entscheidender Bedeutung. Ein Schlüsselbegriff bei der Arbeit eines jeden Installateurs ist die Leitfähigkeit. Bei der Auswahl der Materialien, die zum Verbinden von Installationselementen wie elektrischen Geräten und modularen Geräten verwendet werden, müssen mehrere Parameter berücksichtigt werden:
- elektrische Leitfähigkeit,
- aktuell,
- Widerstand, d.h. Widerstand,
- die Größe des elektrischen Feldes,
- Spannung des fließenden Stroms.
Bei der Auswahl von Kabeln und Leitungen für die Modernisierung oder den Bau einer neuen Elektroinstallation müssen Sie zunächst berücksichtigen, wie viel Strom in einem bestimmten System benötigt wird. Die Leitfähigkeit wird in Siemens (SI) ausgedrückt, und der Name selbst stammt von einem berühmten Designer, dessen Hauptarbeitsgebiet die Elektrotechnik war – Werner Siemens.
Die elektrische Leitfähigkeit umfasst drei wichtige Einheiten: die Länge des Leiters, die Querschnittsfläche eines bestimmten Elements und Sigma, also die spezifische Leitfähigkeit des Materials.
Welcher Zusammenhang besteht zwischen elektrischer Leitfähigkeit und Widerstand?
Elektrische Leitfähigkeit und spezifischer Widerstand (Widerstand) hängen eng zusammen, sind jedoch gegensätzliche Maße für die elektrischen Eigenschaften eines Materials. Der erste Wert ist ein Maß für die Fähigkeit des Materials, elektrischen Strom zu leiten, während der elektrische Widerstand bestimmt, wie stark das Material dem Fluss dieses Stroms entgegenwirkt.
In der Praxis hat ein Material mit hoher Leitfähigkeit (z. B. Kupfer oder Aluminium) einen geringen Widerstand, was den Fluss von elektrischem Strom erleichtert. Materialien mit hohem Widerstand, wie zum Beispiel Isolatoren (z. B. Gummi), weisen wiederum eine geringe Leitfähigkeit auf, was den Fluss von elektrischem Strom behindert, sodass sie sich hervorragend als Isolator für Installationskabel eignen.
Als Installateur müssen Sie wissen, dass der Widerstand eines bestimmten Materials von seinen spezifischen Eigenschaften abhängt, beispielsweise von der Anzahl freier Elektronen. In Leitern wie Kupfer können sich diese Elektronen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes frei durch das Material bewegen, was zu einem geringen Widerstand und einer hohen Leitfähigkeit führt.
Was beeinflusst die elektrische Leitfähigkeit von Materialien?
Wir unterscheiden mehrere Faktoren, die beeinflussen, wie elektrischer Strom durch ein bestimmtes Material fließt. Die Stärke des elektrischen Stroms selbst spielt dabei keine Rolle. Entscheidend sind der Widerstandswert und der Leitwert.
Faktoren, die beeinflussen, wie ein Material Elektrizität leitet, sind:
- Temperatur – In der Praxis kann eine Änderung der Temperatur beispielsweise von Kupfer oder einer leitfähigen Flüssigkeit die Leitfähigkeit eines bestimmten Materials beeinflussen.
- Verschmutzungsgrad des Leiters – zum Beispiel: oxidiertes Silber ist ein schlechterer Leiter als ungetrübtes Silber.
- Elektromagnetisches Feld – wenn es zunimmt, kann der Stromfluss in einem bestimmten Material verlangsamt werden.
- Frequenz – die Anzahl der Schwingungszyklen, die der elektrische Wechselstrom pro Sekunde ausführt (berechnet in Hertz).
In vielen Materialien erfolgt die Leitung durch Bandelektronen. In Elektrolyten trägt das Material jedoch ganze Ionen zusammen mit ihrer elektrischen Nettoladung.
Die besten Leiter mit hervorragenden elektrischen Leitfähigkeitswerten des Materials sind also Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Zink, Nickel und Messing. Denken Sie auch daran, dass in Leitern immer freie Elektronen in Bewegung sind, während in Halbleitern immer Elektronen in Bewegung sind. Wenn es um Elektrolyte geht, sprechen wir hier von Ionen.