Elektrische Leitfähigkeit

Wir erklären Ihnen, was die elektrische Leitfähigkeit ist und was variiert. Elektrische Leitung von Metallen, Wasser und Boden.

1. Was ist elektrische Leitfähigkeit?

Die elektrische Leitfähigkeit ist die Fähigkeit der Materie, elektrischen Strom durch ihre Partikel fließen zu lassen . Diese Kapazität hängt direkt von der atomaren Struktur des Materials ab sowie von anderen physikalischen Faktoren wie der Temperatur, bei der es sich befindet, oder dem Zustand, in dem es sich befindet (flüssig, ja. Warm, gasförmig).

Die elektrische Leitfähigkeit ist das Gegenteil des spezifischen Widerstands, dh des Widerstands gegen den Durchgang von Elektrizität aus Materialien. Es gibt dann gute und schlechte elektrische Leiter, sofern sie mehr oder weniger widerstandsfähig sind.

Das Symbol für die Leitfähigkeit ist der griechische Buchstabe Sigma ( ) und seine Maßeinheit ist Siemens pro Meter (S / m) oder ¹ m ¹ . Bei der Berechnung werden auch die Begriffe elektrisches Feld (E) und Leitungsstromdichte (J) wie folgt berücksichtigt:

J = E, wobei: = J / E

Die Leitfähigkeit variiert je nach Zustand der Materie . In flüssigen Medien hängt es beispielsweise von der Anwesenheit von Salzen (Ionen) in diesen ab, da Elektrolyte im Inneren gebildet werden, die leicht auf ein elektrisches Feld ansprechen.

Andererseits haben Feststoffe eine viel geschlossenere und sich weniger bewegende Atomstruktur, so dass die Leitfähigkeit von der Elektronenwolke abhängt, die von den variierenden Valenzbändern geteilt wird Entsprechend der atomaren Natur der Materie: Metalle sind gute elektrische Leiter und Nichtmetalle, jedoch gut beständig (oder Isolatoren wie Kunststoff).

Siehe auch: Wärmeleitfähigkeit.

1. Wasserleitfähigkeit

Wasser ist im Allgemeinen ein guter elektrischer Leiter. Diese Kapazität hängt jedoch von der Spanne der insgesamt gelösten Feststoffe (TDS) ab, da in gleicher Weise Salze und Mineralien die Elektrolytionen enthalten sind, die den Durchgang von elektrischem Strom ermöglichen. Ein Beweis dafür ist, dass destilliertes Wasser, zu dem alle seine Mineralien in einem Labor entfernt werden, keinen Strom leitet (noch vom menschlichen Körper absorbiert wird).

Auf diese Weise ist die Leitfähigkeit von Salzwasser größer als die von Süßwasser . Die Zunahme der Leitfähigkeitsrate kann aufgezeichnet werden, wenn der Flüssigkeit gelöste Ionen zugesetzt werden, bis ein Ionen-Konzentrationsstopp erreicht ist, bei dem sich Ionenpaare bilden, die ihre Ladung aufheben, wodurch verhindert wird, dass die Leitfähigkeit weiter zunimmt.

1. Bodenleitfähigkeit

Böden weisen im Allgemeinen eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit auf, die von verschiedenen Faktoren wie der Bewässerung mit Wasser oder der Menge der enthaltenen Salze abhängt. Wie im Falle von Wasser sind mehr Salzböden bessere elektrische Leiter als weniger Salzböden, und diese Unterscheidung wird vielfach durch die Menge an Wasser bestimmt, die sie erhalten (da Wasser die Salze aus dem Boden "waschen" kann).

Dieser Salzgehalt wird häufig mit der Sodizität des Bodens (dem Vorhandensein von Natrium) verwechselt, wenn tatsächlich Kationen von Natrium (Na ⁺ ), Kalium (K ⁺ ), Calcium (Ca ⁺² ) und Magnesium (Mg ^{+) vorhanden sind 2} ) zusammen mit den Kationen Chlor (Cl ^- ), Sulfat (SO ₄ ^-2 ), Bicarbonat (HCO ₃ ^- ) und Carbonat (CO ₃ ^-2 ).

Daher werden in vielen Fällen Techniken wie das Waschen (für sehr salzhaltige Böden) oder das Einspritzen anderer neutralisierender Elemente (wie Schwefel) für sehr basische verwendet. Dies kann häufig durch elektrische Leitungstests festgestellt werden.

1. Metallleitfähigkeit

Metalle sind im Allgemeinen ausgezeichnete elektrische Leiter . Dies liegt daran, dass Atome dieses Typs in metallischen Bindungen zusammenkommen, für die es wesentlich ist, Elektronen aus der äußeren Schicht (Valenzschicht) zu opfern. Diese Elektronen bleiben wie eine Wolke um das Metall und bewegen sich um die eng gebundenen Atomkerne, die den elektrischen Fluss ermöglichen.

Wenn also das Metall an ein elektrisches Feld angelegt wird, fließen Elektronen frei von einem Ende des Metalls zum anderen, wie dies auch bei Wärme der Fall ist, von der beide gute Sender sind. Aus diesem Grund werden Kupfer und andere Metalle in der Stromleitung und in elektronischen Geräten verwendet.