Warum ist Kupfer ein guter Stromleiter?
Aus welchem Grund ist Kupfer ein guter Leiter für Strom?
3 Antworten
Im Grunde geht es in einem Stoff um Freie Ladungsträger. Vermutlich fragst du dich was damit gemeint ist und was man sich darunter vorstellen kann, da ja alle Elemente aus dem Periodensystem und damit alle Elemente die uns bekannt sind, sind ja elektrisch IMMER Neutral. Das bedeutet, dass die Atome genauso viele positive wie negative Ladungsträger besitzen. Also genauso viele Protonen im Kern wie Elektronen um den Atomkern herum auf den entsprechenden Orbitalen.
So weit so gut. Wo kommen nun die freien Ladungsträger her? Wenn wir uns einen Kupfer Leiter anschauen, werden wir feststellen, dass bei 20°C die Moleküle (Atome verbinden sich zu Molekülen) eine Gitter Struktur aufgebaut haben.
Das heißt, es kann passieren, dass grob gesagt der Atomkern eines Atoms genauso weit vom Valenzelektron (Das Elektron welches sich auf der äußersten Schale befindet) entfernt ist, wie der Kern eines Nachbaratoms. Das ist es, was grob gesagt dazu führt, dass Elektronen immer mal wieder aus ihrer Bahn geworfen werden. So kommt es z.b. zu freien Ladungsträgern in einem Stoff. Das heißt die Leitfähigkeit eines Stoffes hängt von der Anzahl der freien Ladungsträger zusammen und das wiederum ist abhängig davon, wie der Stoff aufgebaut ist und deshalb ist Kupfer auch ein so guter Leiter.
Der Leitwert eines Stoffes ist also Stoff spezifisch und kann nachgeschlagen werden. Hier ein Beispiel einiger Stoffe mit ihren Leitwert in m/Ohm*mm^2 und spezifischen Widerstand in ohm*mm^2/m
Das liegt an mehren Faktoren. Hauptgrund ist die Kristallstruktur von Kupfer selbst.
Es hat eine relativ hohe Ladungsträgerdichte und zudem eine hohe Beweglichkeit dieser Ladungsträger.
Sprich die Kristallstruktur ist ausreichend Dicht um viele Elektronen pro mm³ zu liefern und trotzdem dünn genug und richtig angeordnet sodass die Wahrscheinlichkeit relativ gering ist, dass die Elektronen mit den Atomen zusammenstoßen.
Beryllium hat zB eine höhere Ladungsträgerdichte aber die Beweglichkeit der Elektronen ist geringer womit der Widerstand von Beryllium höher is.
Kupfer ist ein guter Leiter, da es einen sehr geringen Widerstand besitzt.