Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Kupfer und Silber sind am häufigsten
- Aluminium funktioniert gut, birgt aber Risiken
- Gold ist effektiv, aber teuer
- Stahl- und Messinglegierungen haben spezielle Anwendungen
Elektrische Leiter besitzen bewegliche elektrisch geladene Teilchen, die in Metallen als "Elektronen" bezeichnet werden. Wenn an bestimmten Stellen eine elektrische Ladung auf ein Metall aufgebracht wird, bewegen sich die Elektronen und lassen Elektrizität durch. Materialien mit hoher Elektronenmobilität sind gute Leiter, und Materialien mit geringer Elektronenmobilität sind keine guten Leiter, sondern werden als "Isolatoren" bezeichnet.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Kupfer, Silber, Aluminium, Gold, Stahl und Messing sind übliche Stromleiter. Während Silber und Gold beide wirksam sind, sind sie für den allgemeinen Gebrauch zu teuer. Individuelle Eigenschaften machen jedes ideal für bestimmte Zwecke.
Kupfer und Silber sind am häufigsten
Silber ist der beste Elektrizitätsleiter, weil es eine höhere Anzahl beweglicher Atome (freie Elektronen) enthält. Damit ein Material ein guter Leiter ist, muss die durchgelassene Elektrizität in der Lage sein, die Elektronen zu bewegen. Je mehr freie Elektronen in einem Metall vorhanden sind, desto größer ist seine Leitfähigkeit. Silber ist jedoch teurer als andere Materialien und wird normalerweise nicht verwendet, es sei denn, es wird für spezielle Geräte wie Satelliten oder Leiterplatten benötigt. Kupfer ist weniger leitfähig als Silber, ist jedoch billiger und wird häufig als wirksamer Leiter in Haushaltsgeräten verwendet. Die meisten Drähte sind verkupfert, und Elektromagnetkerne sind normalerweise mit Kupferdraht umwickelt. Kupfer lässt sich auch leicht in Drähte einlöten und einwickeln, sodass es häufig verwendet wird, wenn eine große Menge leitenden Materials benötigt wird.
Aluminium funktioniert gut, birgt aber Risiken
Aluminium ist im Vergleich zum Stückgewicht tatsächlich leitfähiger als Kupfer und kostet weniger. Aluminiummaterial wird in Haushaltsprodukten oder bei der Verkabelung verwendet, ist jedoch keine übliche Wahl, da es mehrere strukturelle Mängel aufweist. Beispielsweise neigt Aluminium dazu, in elektrischen Verbindungen eine elektrisch resistente Oxidoberfläche zu bilden, die zu einer Überhitzung der Verbindung führen kann. Aluminium wird stattdessen für Hochspannungsübertragungsleitungen (z. B. Telefonkabel) verwendet, die zum zusätzlichen Schutz mit Stahl ummantelt werden können.
Gold ist effektiv, aber teuer
Gold ist ein guter elektrischer Leiter und läuft nicht wie andere Metalle an, wenn es der Luft ausgesetzt wird. Beispielsweise können Stahl oder Kupfer bei längerem Kontakt mit Sauerstoff oxidieren (korrodieren). Gold ist besonders teuer und wird nur für bestimmte Materialien wie Leiterplattenkomponenten oder kleine elektrische Steckverbinder verwendet. Einige Materialien werden möglicherweise als elektrischer Leiter vergoldet oder es wird eine kleine Menge Gold verwendet, das dann in einem anderen Material vergoldet wird, um die Herstellungskosten zu senken.
Stahl- und Messinglegierungen haben spezielle Anwendungen
Stahl ist eine Eisenlegierung, die auch Leiter ist, und ein unflexibles Metall, das an der Luft stark korrodiert. Es ist schwierig zu gießen und wird nicht in kleinen Produkten oder Maschinen verwendet. stattdessen wird Stahl verwendet, um andere Leiter oder große Strukturen zu ummanteln. Messing, das ebenfalls eine Legierung ist, ist ein zugfestes Metall, mit dem sich kleinere Maschinen leicht biegen und in verschiedene Teile formen lassen. Es ist weniger korrosiv als Stahl, etwas leitfähiger, billiger in der Anschaffung und behält auch nach Gebrauch seinen Wert, während Stahllegierungen nur beim Kauf wertvoll sind.