Leiter und Nichtleiter (Klasse N)

Wir teilen Materialien in drei Gruppen ein: Leiter, Nichtleiter und Halbleiter. Leiter sind Materialien, die in der Lage sind, elektrischen Strom zu leiten. Nichtleiter sind hingegen Materialien, die den elektrischen Strom nicht leiten, sondern als sogenannte Isolatoren wirken. Halbleiter sind wiederum Materialien, die nur unter bestimmten Umständen den elektrischen Strom leiten.

Betrachten wir zunächst die Leiter etwas näher. Viele Leiter sind Metalle. Beispielsweise sind Blitzableiter aus Stahl und Hochspannungsleitungen aus Stahl oder Aluminium. Aber auch salziges Wasser kann Strom leiten. Manche Leiter können Strom besser leiten als andere. In der Tabelle 37 sind alle in den Prüfungsfragen vorkommenden Leiter-Materialien wiedergegeben, und zwar absteigend nach ihrer Leitfähigkeit sortiert.

Die Leitfähigkeit ist eine Materialeigenschaft, die von der inneren atomaren Struktur abhängt und außerdem von der Menge frei beweglicher Elektronen bestimmt wird.

Der Widerstand ist das Gegenteil der Leitfähigkeit. Ein Material, das gut leitet, hat einen geringeren Widerstand als ein Material das schlecht leitet – und andersherum: ein schlecht leitendes Material hat einen höheren Widerstand als ein gut leitendes.

Ordnung Material
1 Silber
2 Kupfer
3 Gold
4 Aluminium
5 Wolfram
6 Zink
7 Zinn
Tabelle 37: Einige leitende Materialien, sortiert von den besonders gut leitenden zu den weniger gut leitenden Materialen

Silber leitet beispielsweise elektrischen Strom besser als Kupfer. Zinn ist im Vergleich zu allen anderen genannten Materialien ein schlechter Leiter. Trotzdem wird Zinn in der Regel zum Löten verwendet, weil es im Vergleich zu den anderen Metallen einen sehr niedrigen Schmelzpunkt hat, was die Verarbeitung vereinfacht.

In der Liste haben wir die Materialien, welche man sich für die Prüfung merken sollte, hervorgehoben. Merkt man sich die Reihenfolge Silber – Kupfer – Zinn, dann kann man alle Prüfungsfragen zu Leitern lösen.

NB101: Welches der genannten Metalle hat bei Raumtemperatur die höchste elektrische Leitfähigkeit?
NB102: Welches der genannten Metalle hat bei Raumtemperatur die höchste elektrische Leitfähigkeit?
NB103: Welches der genannten Metalle hat bei Raumtemperatur die schlechteste elektrische Leitfähigkeit?

Kommen wir nun zu den Isolatoren, also den Nichtleitern. In der Tabelle 38 sind alle Isolatoren aufgeführt, die in den Prüfungsfragen vorkommen. Wir haben wieder die Einträge hervorgehoben, die man sich für die Prüfung merken sollte.

Bezeichnung Abkürzung
Porzellan
Polyethylen PE
Polystyrol PS
Kork
Polyvinylchlorid PVC
Polytetrafluorethylen PTFE
Tabelle 38: Einige nicht leitende Materialien

Porzellan kennt man ja eher von Geschirr. Es wird aber auch gerne als Isolator verwendet, beispielsweise bei Hochspannungsleitungen.

NB104: Die Materialien welcher Gruppe sind bei Raumtemperatur alle Nichtleiter (Isolatoren)?