Frage von Agiltohr, 65

Wovon hängt die elektrische Leitfähigkeit ab?

Nur vom spezifischen Widerstand? Konkret geht es um Graphen. Da dieses Material Strom extrem gut leitet, schloss ich daraus, dass es einen sehr niedrigen spezifischen Widerstand hat. Oder übersehe ich da etwas?

Antwort
von lks72, 26

Klar, wenn man die richtungsabhängigen Komplikationen einmal beiseite lässt, ist die elektrische Leitfähigkeit eines Metalls einfach der Kehrwert des spezifischen Widerstands. Diese beiden Größen sind bei Metallen temperaturabhängig.

Antwort
von AnReRa, 46

Die Leitfähigkeit (Leitwert)  ist der Kehrwert des elektrischen Widerstandes.

Außerdem muss man die Randbedingungen betrachten, bei denen diese Leitfähigkeit eintritt, und wer für die Leitfähigkeit 'verantwortlich' ist.

In Metallen sind es locker gebundene Elektronen, es können aber auch Ionen oder (in organischen Verbindungen) freie Elektronen sein.
Graphen weisen eine sehr geringe Elektronendichte auf (eben kein Metall), daher sind Ladungsträger sehr 'leicht' beweglich

Kommentar von Agiltohr ,

Vielen Dank für die Antwort. Ich habe einige Grundkenntnisse in Physik, bin aber eben kein Experte. Könntest du erklären, was du mit dem "Verantwortlichen für die Leitfähigkeit" meinst? Mit Randbedingungen meinst du Faktoren wie Temperatur, Maße... oder? Noch eine letzte Frage... Wenn die Elektronendichte bei Graphen sehr gering ist, hat das auch einen Einfluss auf die Induktionsspannung? Ich habe Induktion leider nie gelernt, Erklärungen im Internet haben mir zwar geholfen, aber ich bin da lieber skeptisch.

Kommentar von lks72 ,

Meinst du jetzt elektrische Leitfähigkeit oder elektrischen Leitwert? Beides sind nämlich unterschiedliche Größen.

Kommentar von AnReRa ,

Verantwortlich für Leitfähigkeit sind Ladungsträger.
Das können Elektronen (Metall, Graphen), Ionen (geladenen Atome) oder freie Elektronen (organische Materialen) sein.

hat das auch einen Einfluss auf die Induktionsspannung?

Nein. Wenn man einen Leiter im Magnetfeld bewegt, dann wirkt die magnetische Lorentz-Kraft ( F= q * V * B) gegen die elektrische (Anziehungs-)Kraft (F = q * E) der Elektronen
Die Induktionsspannung (als Maß der Verschiebung) ist

Uind = - V * B * l

( Leiter der Länge l mit Geschwindigkeit V im magnetischen Feld mit   Flußdichte B )


Kommentar von Agiltohr ,

Wusste nicht, dass es da zwei verschiedene Werte gibt. Wikipedia sagt mir, dass die beiden eigentlich was miteinander zu tun haben. Der Leitwert isr sozusagen die variable Größe, die von Strom und Spannung abhängt, die Leitfähigkeit die Materialkonstante, richtig? Trotzdem hängen sie ja zusammen, ich vermute, das Verhältnis von U und I spiegelt sich in der Leitfähigkeit wieder. Egal... Jedenfalls müsste Graphen also einen geringen Widerstand haben.

Kommentar von lks72 ,

Der Leitwert ist einfach eine Definition, also G = I / U, entsprechend der Definition des elektrischen Widerstands R = U / I.

Beide sind genau reziprok, sieht man ja an der Definition. Die elektrische Leitfähigkeit ist aber eine Materialkonstante, sie normiert den Leitwert auf 1m und auf eine Querschnittsfläche von 1m^2 (oder andere Einheiten), damit ist sie von der Größe des Körpers unabhängig und eine Materialkonstante. Allerdings ist sie, genau wie der Leitwert dann auch, von der Temperatur abhängig.

Kommentar von Agiltohr ,

Ok, vielen Dank, das hat glaube ich alles geklärt!

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community